DE2845599C2

DE2845599C2 - Vorrichtung zum Heißsiegeln von Packstoff

Info

Publication number: DE2845599C2
Application number: DE2845599A
Authority: DE
Inventors: Renato Lund Cetrelli
Original assignee: Tetra Pak International AB
Current assignee: Tetra Pak AB
Priority date: 1977-10-20
Filing date: 1978-10-19
Publication date: 1982-11-11
Also published as: JPS624297B2; GB2006103B; GB2006103A; DE2845599A1; SE7711806L; SE412720B; JPS5472185A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Heißsiegeln von Packstoff mit zwei gegenläufig bewegbaren Siegelbacken der im Oberbegriff des Patentans^, :hes genannten Gattung.

Eine derartige Vorrichtung ist bereits bekannt (DE-OS 20 22 577). Bei der vorbekannten Vorrichtung werden zwei thermoplastische Packstofflagen von zwei Preßbacken so parallel zusammengedrückt, daß sie im ₂s Zwischenraum zwischen den im Abstand voneinander befindlichen Preßbacken gespannt gehalten werden. In diesem Zwischenraum greifen die eigentlichen Siegelbacken an, um in zwei im Abstand voneinander befindlichen Siegelzonen das thermoplastische Material zu plastifizieren und zusammenzudrücken, d. h. zu versiegeln b~w. zu verschmelzen. Im Raum zwischen den beiden Siegelbacken befindet sich eine Trennvorrichtung in Form eines erhitzbaren Schneiddrahtes. Damit die versiegelten Vackstofflagen an dieser Stelle getrennt werden können, sorgt i.i dem vertieften Raum zwischen den Siegelbacken eingeführte Kühlluft dafür, daß die Packstoiflagen an der Trennstelle gekühlt werden, um so besser im spannungslosen Zustand geschnitten zu werden. Beim Abheben der Siegelflächen vom versiegelten Packstoff treten jedoch Probleme auf; sofern nicht genügend lange Zeit gewartet wird, bis die versiegelten Bereiche der Packstofflagen genügend abgekühlt sind, klebt die an den Siegelflächen anliegende Außenseite der betreffenden Packstoffschicht leicht an der Siegelfläche fest. Die Folge ist, daß entweder eine verhältnismäßig lange Zeit bis zum Abkühlen abgewartet werden muß. was die Produktionsrate verkleinert, oder eine Beschädigung der Packstoffaußenseite muß in Kauf genommen werden.

Diese Nachteile treten auch dann auf, wenn ich einer anderen bereits bekannten Vorrichtung (Dl (JS 2165 103) Kühlluft an die Siegelnähte herangeführt wird, da diese Wirkung erst nach dem Abheben der Siegelbacken von der Folie eintritt, wenn die Siegelbakken nicht mehr im Strömungsweg des Kühlmediums anzutreffen sind.

Darüber hinaus ist es bekannt (DE-AS 12 46 219), derartige Maßnahmen dadurch zu vermeiden, daß über die Siegelfläche ein von einer Folie gebildetes Kissen gelegt wird, von dem die Folie ein Trennmittel zwischen der eigentlichen Siegelfläche und der zu Versiegelnden Folie bildet, Das Abheben wird dann dadurch begünstigt, daß ίη den Innenraum des Kissens ein Druckmittel eingeblasen wird, so daß sich die Folie des Kissens von der Siegelfläche abhebt und hierdurch auch die Siegelnähte der Packstofflagen abgehoben werden, Nachteilig bei dieser Vorrichtung ist allerdings der nur indirekte Kontakt der Siegelflächen mit dem Packstoff, wodurch wiederum das Versiegeln eine längere Zeit benötigt.

Schließlich ist es auch bekannt (GB-PS 9 83 545), die Siegelflächen von Siegelbacken aus porösem Material herzustellen, durch das zum Abheben der versiegelten Flächen von den Siegelflächen Druckluft geleitet werden kann. Der Wärmeübergangswiderstand poröser Siegelbacken ist jedoch verhältnismäßig gering, so daß auch diese Maßnahme in der Praxis .loch nicht befriedigen konnte.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung der eingangs genannten Gattung dahingehend zu verbessern, daß das Trennen von Siegelbacke und Folie mit einfaenen Mitteln möglich ist, ohne daß der Versiegelungszyklus längere Zeit benötigt.

Die Erfindung besteht darin, daß die Fluidaustrittsöffnungen angrenzend an jede Siegelfläche und in Längsrichtung der Siegelflächen mittig angeordnet sind. Durch diese konstruktiv sehr einfache Maßnahme wird die oben genannte und an sich srhon seit langem bekannte Aufgabe sehr einfach gelöst. Durch Hindurchleiten von Druckmittel durch die Fluidaustrittsöffnungen gelingt es, den sich beim Versiegeln im Zwischenraum zwischen den beiden Siegelbacken oftmals aufbauenden Unterdruck auszugleichen. Darüber hinaus kann durch geeignete Steuerung des Druckmittels aber auch ein bessert r »Abhebeeffekt« zum Abheben der Packstofflagen von den Siegelbacken erfolgen. Dazu ist es gar nicht einmal erforderlich, daß ausgesprochene Kühlluft als Fluidum verwendet wird, selbst wenn eine gewisse Kühlwirkung Vorteile bieten mag.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung beim Versiegeln von schlauchförmigen Packstoffbahnen angewendet wird, bei denen die Siegelbacken zur Herstellung von in Querrichtung verlaufenden Siegelnähten dienen, zwischen denen sich ein Füllstoff befindet, der vom Packstoff als der dann fertigen Packung umhüllt wird. Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird vermieden, daß die Packstoffbahn während der Rückbewegung der Siegelbacken in einer quer zur Längsrichtung des Packstoffschlauches befindlichen Ebene mitbewegt wird, was zu erheblichen Schwierigkeiten beim Betrieb solcher Verpackungsmaschinen führen würde.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch das Formverfahren von Packungen in einer bekannten Verpackungsmaschine;

Fig. 2 in größerem Maßstab einen Teil einer Formvorrichtung in der Verpackungsmaschine nach Fig.l;

Fig. 3 in größerem Maßstab eine Heißsiegelbacke, die von der Formvorrichtung nach Fig. 2 gehaltert wird; und

Fig.4 eine Schnittansicht der Heißsiegelbacke nach Fig. 3.

Fig.l zeigt ein bekanntes Herstellungspnnzip für flüssigkeitsgefüllte Einwegparkungen aus heißsiegelbarem Material. Von einer Packstoffrolle 1 wird eine Bahn 2 aus beschichtetem Material, bestehend aus einer Trägerbahn von z, B, Papier und äußeren Beschichtung gen aus thermoplastischem Material, abgezogen. Die Packstoffbahn 2 läuft über eine Leitrolle 3 im oberen Teil der Maschine, und anschließend, während sie zu Rohr- bzw. Schlauchform umgeformt wird, läuft sie im wesentlichen vertikal nach unten durch die Maschine, Während der Abwärtsbewegung der Packstoffbahn

durch die Maschine erfolgt das allmähliche Umformen zu Schlauchform mit Hilfe einer Formvorrichtung 4, die mittig ein größtenteils kreisrundes Loch aufweist, durch das die Packstoffbahn verläuft. Mittals einer Heißsiegeleinheil 5, die so angeordnet ist, daß sie der Formvorrichtung 4 folgt, werden die beiden Längsränder der Packstoffbahn 2, die mit Hilfe der Formvorrichtung einander überlappend verlaufen, versiegelt, so daß ein Packstoffschlauch 6 mit einer Längssiegelnaht erzeugt wird.

In einigem Abstand unterhalb der Formvorrichtung 4 sind Form- und Siegeleinheiten 7 angeordnet, die paarweise zusammenwirken und, während sie mit der Geschwindigkeit des Packstoffschlauchs 6 abwärtsbewegt werden, den Schlauch in einem quer über diesen verlaufenden Bereich mit Kompression beaufschlagen; in diesem Bereich wird bewirkt, daß mit Hilfe von zugeführter Wärme die thermoplastischen Schichten des Parkstoffi miteinander versiegelt werden, so daß ein heißgesiegelter Schlauchteil erhalten wird. Aufgrund der Tatsache, daß dem Unterende des Schlauchs 6 durch ein Füllrohr 8. das durch das offene Gberende des Schlauchs verläuft, während der ganzen Zeit Pack.mgsfüllung zugeführt wird, ist der heißgesiegelte Teil oder der Packungsbehälter 9 vollständig gefüllt. Da die Form- und Siegeleinheiten eine solche Form haben, daß das Unterende des Packstoffschlauchs 6 im wesentlichen rechteckige Querschnittsform erhält, haben die versiegelten und anschließend abgetrennten PacKungsbehäiter 9 im wesentlichen Parallelelepipedform mit Ausnahme von Siegelrippen 10, die vom Ober- und Unterende des Packungsbehälters vorstehen. Wenn ein Packungsbehälter 9 von dem Packstoffschlauch getrennt ist, erfolgt ein Schließvorgang, während dessen die Siegelrippen 10 eingefaltet und mit den Seitenwänden des Behälters versiegelt werden, so daß der Behälter im wesentlichen Parallelepipedform erhält.

Fig. 2 zeigt den unteren Teil einer Form- und Siegeleinheit 7. Die Einheit ist im wesentlichen länglich und weist einen vertieften Rohrformungsbereich 11, der dem PackstoffscFauch zugewandt ist, sowie eine Lippe 12 auf, die am unteren Ende der Einheit vorgesehen ist. zu dem Packstoffschlauch hin vorspringt und das eigentliche Heißsiegelwerkzeug halten, nämlich eine Heißsiegelbacke 13. die in größerem Maßstab in F i g. 3 dargestellt ist.

Die Heißsiegclbacke Ϊ3 ist lang und sclimal, und ihre Länge ist größer als die Breite des flachgedrückten Packstoffschlauchs. Die Heißsiegelbacke 13 ist an der Lippe 12 der Einheit 7 in solcher Weise befestigt, daß ihre Arbeitsfläche dem Packst"ffschlauch zugewandt ist. Die Arbeitsfläche 14 weist zwei parallele, in Längsrichtung verlaufende heizbare Zonen 15 auf. die aus parallelen Streifen aus elektrischem Widerstandsmaterial bestehen, die über ihre Gesamtlänge mechanisch an der Arbeitsfläche 14 der Heißsiegelbacke, die aus nichtleitendem Werkstoff besteht, befestigt sind. Die heizbaren Zonen oder Heizstreifen 15 sind über Verbindungsleitungen (nicht gezeigt) mit einer Stromversorgung verbindbar, so daß sie auf eine geeignete Arbeitstemperatur aufheizbar sind. In der Mitte der Heißsiegelbacke (in ihrer Längsrichtung gesehen) weist die Arbeitsfläche zwei Fluidaustrittsöffnungeri 16 auf, die über Kanäle (17 (vgl. Fig.4) irrt Inneren der Heißsiegelbacke 13 und weitere Kanäle und Leitungen <>5 (nidht gezeigt) an eine Druckfluidversorgung anschließbaf sind. Die Heißsiegelbacke 13 weist ferner Elemente (nicht gezeigt) zum Befestigen an der Lippe 12 sowie zwei in Längsrichtung verlaufende innere Kühlkanäle 18 auf.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist wie folgt: Nachdem de- in bekannter Weise mit thermoplastischem Material beschichtete Packstcff seine Schlauchform erhalten hat und mit der erwünschten Füllung gefüllt wurde, erfolgt ein Zusammendrücken des Packstoffschlauchs 6 in einer quer verlaufenden Zone mit Hilfe der Form- und Siegeleinheiten 7. Gleichzeitig mit der Verschiebung der Einheiten nach unten synchron mit dem Packstoffschlauch 6 werden sie aus einer Ruhestellung im Abstand vom Schlauch in Richtung zu dem Schlauch geschwenkt und bewegen sich an der Stellung nach F i g. 1 vorbei, so daß sie schließlich eine Lage einnehmen, in der die beiden Vorrichtungen parallel zueinander sind und der teilweise flachgedrückte Schlauch sich zwischen ihnen befindet. In dieser Lage liegt die am Unterende der einen Formeinheit 7 angeordnete Heißsiegelbacke 13 über dem abgeflachten Heißsiegelbereich an einer Gegenbacke an, die am Unterende der damit zusammenwirkenden Formeinheit 7 angeordne.ot; die zweite Formeinheit kann entweder vom gleichen T>p wie die erste sein, oder sie kann nichtheizbar sein und eine Arbeitsfläche aus biegsamen Werkstoff, z. B. Gummi, aufweisen. In dieser Lage werden die heizbaren Bereiche Ii der Heißsiegelbacke eingeschaltet, und Wärme wird von den heizbaren Bereichen 15 durch das stark zusammengepreßte Material übertragen, so daß die an den Schlauchinnenseiten befindlichen thermoplastischen Beschichtungen, die einander zugewandt sind, schmelzen und miteinander verschweißt werden. Dann vird der heißgesiegelte Behälter vom übrigen Packstoffschlauch mit Hilfe eines Schnitts durch die Heißsiegelzone getrennt, wobei dieser Schnitt mittels eines Messers erfolgen kann, das in die nichtheizbare Gegenbacke eingelassen ist, nach dem Heißsiegeln aktiviert wird und den Packstoffschlauch im heißgesiegelten Bereich zwischen den beiden Heizbereichen 15 durchtrennt, wobei die Arbeitsfläche 14 der Heibsiegeibacken 13, die zwischen diesen Bereichen liegt, als Gegenhalter für das Messer dient. Alternativ kann das Durchtrennen zwischen den beiden heißgesiegelten Bereichen natürlich auch in einer gesonderten nachgeschalteten Stufe erfolgen.

Wenn das Heißsiegeln und eventuell iuch d^s Durchschneiden in der Heißsiegelzone erfolgt sind, haben die Form- und Heißsiegelemheiten 7 ebenfalls ihre untere Totlage erreicht, wonach die beiden Werkzeughälften vom Packstoffschlauch zurückgezogen und nach oben verschoben werden, so daß sie erneut den Schlauch zusammendrücken und eine Heißsiegelzone bilden. Wenn die Heißsiegelbacken aus der Stellung, in der sie den Patkstoff zusammendrücken, zurückjezugcn werden, besteht die Gefahr, daß der Packstoff der Rückbewegung der Heißsiegelbacken folgt, was. wie bereits erläutert, deshalb erfolgt, weil zwischen der im Zurückziehen befindlichen Backe und der Heißsiegelzone die Luft nicht mit ausreichender Geschwindigkeit einströmen kann, so daß sich ein Unterdruck ausbildet. Um eine Beeinflussung des Packsioffs durch die Rückbewegung der Heißsiegelbakken zu vermeiden, wird ein Fluid in den Bereich zwischen der Heißsiegelbacke und der heißges/egelten Packstoffzone geleitet, das die Erzeugung eines Unterdrucks verhindert und damit die Gefahr beseitigt, daß der Packstoff der Heißsiegelbacke bei deren Rückhub folgt. Die Fluidzufuhr erfolgt durch die beiden

Löcher 16, die in der Arbeitsfläche 14 der Heißsiegelbacke enden; diese Löcher liegen mittig in der Heißsiegelbacke und gewährleisten eine gleichmäßige und schnelle Fluidzufuhr.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn das Fluid in den Bereich zwischen den beiden Heizslreifen 15 strömen kann, da dieser Bereich in bezug auf die heizbaren Zonen vertieft ist. Das bedeutet, daß das einströmende Fluid in einen Raum zwischen der Arbeitsfläche der Heißsiegelbacke und der dieser zugewandten Packstoff» in oberfläche strömt; dieser Raum ist während der Beaufschlagung der Packstoffschichlen mit Kompression im wesentlichen abgeschlossen, so daß ein gewisser Druck aufgebaut wird, da das Fluid den Raum zwischen der Arbeitsfläche der Heißsiegelbacke und der Oberfläehe des Packstoffs nicht direkt verlassen kann.

Das bevorzugte Arbeitsfluid ist Luft, aber in bestimmten Fällen, wenn z. B. eine weitere Kühlung erwünscht ist, kann Wasser verwendet werden. Die Fiutdzufuhr kann entweder kontinuierlich erfolgen oder i» mit Hilfe eines Absperrorgans, das z. B. durch die Stellung der Heißsiegelbacken gesteuert wird, beendet und ausgelöst werden. Wenn das Arbeitsmittel Luft ist, ist die Fluidzufuhr bevorzugt kontinuierlich, was jedoch nicht unbedingt bedeutet, daß die Fluidabgabe aus den Löchern 16 in der Heißsiegelbacke kontinuierlich ist, da die Fluidzufuhr bis zu einem gewissen Grad unterbrochen wird, wenn die Heißsiegelbacken während des Heißsiegeins gegen den Packstoff gepreßt werden, da dann die Fluidaustrittsöffnungen in Abhängigkeit von der Auslegung der Heißsiegelbacken und der Anordnung der Austrittsöffnungen mehr oder weniger durch den Packstoff bedeckt sind.

Jede Heißsiegelbäcke kann mit einer öder mehreren^ Fluidaustrittsöffnungen ausgebildet sein, die in der! Arbeitsfläche der Heißsiegelbacke enden und zumj Packstoff gerichtet sind. Die FluidaustriUsöffnungenf verlaufen zu einem gemeinsamen Kanal 17 in der| Heißsiegelbacke, der über eine schließbare Verbih-| dungsleitung an eine Druckfluidversorgung, z. B. einen! Verdichter oder eine Pumpe, angeschlossen ist. Bei derf üblichen Art von Heißsiegelbacke, die zwei parallele! heizbare Bereiche aufweist, die im Abstand voneinander! verlaufen, ist es vorteilhaft, daß die Fluidaustrittslöcherl zwischen diesen Bereichen enden, und wenn im übrigen* der Abschnitt, in dem die Fluidaustrittslöcher enden, ini bezug auf die heizbaren Bereiche vertieft ist, wird die f vorher erläuterte Wirkung frühzeitiger erzielt, da ein , gewisser Druck aufgebaut wird, bevor das Fluid aus dem | Raum zwischen der Arbeitsfläche der Heißsiegelbacke f und der dieser zugewandten Packstoffoberfläche S strömt. Diese Auswirkung kann ferner dadurch | Verstärkt werden, daü geeignet ausgelegte Kanäle in jj der Arbeitsfläche der Heißsiegelbacke vorgesehen sind. | In den meisten Fällen wird jedoch eine befriedigende 1 Verteilung des Druckfluids einfach dadurch erreicht, s daß die Austrittsöffnungen mittig in der Heißsiegelbakke (in Längsrichtung derselben gesehen) angeordnet
werden, was eine gleichmäßige Fluidabgabe in Richtung
zu den beiden Enden der Heißsiegelbacken bewirkt.

Schließlich ist es bei Heißsiegelbacken, die Innenkanäle (vgl. F i g. 4) für ein Kühlmittel, z. B. Luft, aufweisen,
auch möglich, dieses Kühlmittel als Arbeitsfluid zu
nutzen, indem einfach die Kanäle 18 mit dem Kanal 17
öder über nicht gezeigte Kanäle direkt mit der
Arbeitsfläche der Backen verbunden werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Vorrichtung zum Heißsiegeln von Packstoff mit zwei gegenläufig bewegbaren Siegelbacken, die zur Bildung von zwei parallelen Siegelnähten jeweils zwei im Abstand voneinander angeordnete, langgestreckte Siegelflächen aufweisen, zwischen denen sich ein vertiefter Raum erstreckt, in dem Austrittsöffnungen zur Zuführung eines Fluids unter Druck münden, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidaustrittsöffnungen (16) angrenzend an jede Siegelfläche (15) und in Längsrichtung der Siegelflächen (15) mittig angeordnet sind.

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