DE2908396C2

DE2908396C2 - Vorrichtung zum Aktivieren eines flachen Faltschachtelzuschnittes

Info

Publication number: DE2908396C2
Application number: DE2908396A
Authority: DE
Inventors: Helmut Gross; Hermann 6203 Hochheim Hauck
Original assignee: Akerlund and Rausing AB
Current assignee: Akerlund and Rausing AB
Priority date: 1979-03-03
Filing date: 1979-03-03
Publication date: 1983-12-15
Also published as: ATE5059T1; US4368095A; DK85480A; EP0018331A1; JPS55137948A; AU538832B2; DE2908396A1; NO800587L; FI800621A; EP0018331B1; WO1980001776A1; AU5607080A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aktivieren eines flachen Faltschachtelzuichnittes mittels Heißluft, dessen KärtontragermateHäJ auf beideh Oberflächen mit einem zti verschweißenden Kunststoff beschichtet ist, mit einem Förderer zürn Zuführen des Zuschnittes lh eine Aktiviertlhgleinrichtürig, mit auf die Ober- und Unterseite des Zuschnittes' gerichteten Heißluftdüsen, wobei an den Ecken des eiWa rechteckigen Zuschnittes mindestens je eine obere Und eirie untere Heißluftdüse über bzw. unter dessert zu aktivierendem Rand angeordnet ist

Eine Vorrichtung dieser Art Ist aus der Dfi-dS 03906 bekannt Hiernach kann ein auf· UtId abbewegbarer Stempel in einen Schacht, auf Welchem ein Zuschnitt ruht, eingepreßt werden, um auf diese Weise einen Zuschnitt zti einer Faltschachtel aufzurichten. Das Material der Kartons bestellt hierbei aus Päptie oder dergleichen, das mit einem WärmsOhmelzehdäh Klebstoff oder mit einem thermoplastischen, Heißsiegelbären Material beschichtet 1st, wie beispielsweise Polyäthylen.

Will man aber eben Zuschnitt zu einer Schale, insbesondere einer Backschale ausformen, dann kann nicht jedes thermoplastische heißsiegelbare Material verwendet werden.

Die Auswahl der Beschichtungen des Kartonträgel·- materlals richtet sich vor allem nach dem Zweck der Verpackungsschale. Wird z. B. eine pulverförmige, zu backende Masse in die Schale eingefüllt, die vom Endverbraucher nach Ablösen des Deckels in einem

äet^^iSeip^i .

Verwendet man daher ein Laminat, welches als Tiigehnat|riäi :Kiftöii ÜndVoddr f apier aufweist, das in ärisprechefidbf WiUe, bedruckt und auf der Außenseite der äÜiSigfiiirläyii Sciuile ffiit Polypropylen beschichtet isti währeHH auf dif Iiuieriseite eine Polyäthylenschicht vorgeseheri isVdle als Käschiermittet für eine mit dem Pöiyätnyieä ViifiiÖHeae Alünimiumfölie vorgesehen ist, (M ergeBÜii sicfi* in den Eckbereichen DichtungssiKWierigkeitini WM sich Aluminium - Und erst recht das mit dfenl Tr>niimittel beschichtete Aluminium — iilcht yersiffliielßel läßt An dfehjenigen .Stellen, der Verbaßkutigisöhalei ah Weichen die Ecke so ausgeformt ist; daÖ AlÜhiirilÜm küf mindestens einer Seite vorliegt, 1st daher eine Viriehweißung hicht möglich. Die Ecke ttiüß allein durch die andere Stelle zusammengehalten werden, bei Welcher auf beiden Seiten Polypropylen gegetoeinaiider zu liegen kommt und verschweißt werden kann.

Ohtte die Packung allzusehr zu verteuern, bestand daher der Bedarf nach anderen Beschichtungen und änderet! Materialien, die einerseits ein Verschweißen ermöglichen und andererseits der Temperaturbelastung stahdhälteii. DiB ftir den Koch- oder Backvorgang letztlich gesetzte Temperatürgrenze wird durch die verwendeten tüuurbtoffe vorgegeben. Man hat z.B. festgestellt, daß diese Grenztemperatur bei Polyäthylen im Bereich zwischen 100 bis 105⁰C, für Polypropylen zwischen 145 und iS0^eC und für Polyester (PBTP oder PETP) irii Befeidi Vbri220bis 225⁰C liegen. Aber gerade die Polyester muß Alan als schwierig zu verschweißende Kunststoffe ansehest Sie haben nämlich ein sehr kleines Erstarnlngdtemperaturintervall, d. h. ein kleines TempeittuHhterväll zwischen dem flüssigen und festen Zustand des Polyesters.

, Erfindurtgsgemaß hai man dennoch als Beschichtung außen Und huieh Polyester gewählt und sich die Bedingung gestellt, eihe entsprechende Vorrichtung zum Aufrichten Und formstabilen Verbinden der Ecken zürn Ausformen einer Verpackungsschale vorzusehen.

Aus der obengenannten DE-OS 18 03 903 ist es zwar bekannt, mit Kunststoff beschichtete Oberflächen auf eihem Kaftofltfagermaterial durch Heißluft so zu aktivieren« daß der Kunststoff plastifiziert bzw. verflüssigt wird, Um danach in einer Ausformstation, z. B. mit Stempel Und Matrize, fertig aufgestellt und an den Ecken öder wo gerade die Verbindung notwendig ist, verschweißt zu Werden. Bei Polyester ist diese Methode aber schwierig zu handhabeh, weil eine intensive Hltzebeaufschlaglihg der zu aktivierenden Oberfläche leicht däztl führt, daß die Restmenge Wasser im Karton, die im Mittel etwa 6 bis 7% beträgt, durch die Wärmezufuhr Verdampft Und explodiert Hierbei wird das Material Stellenweise gesprengt Andererseits muß aber genügend Wärme zugeführt werden, damit der AktivierurigszUstärid des Kunststoffes auf dem Wege von der Aktivierungseinrichtung zum Formwerkzeug erhalten bleibt

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die bekannte Vorrichtung dahingehend zu verbessern, daß trotz Einsatzes eines besonders schwer zu verschweißenden Kunststoffes, insbesondere Polyester, unter Plastifizierung mittels Heißluft oder dergleichen das Aufsprengen des Materials des Zuschnittes durch das

Beaufschlagen mit der intensiven Hitze vermieden und dennoch auch bei diesen schwer zu verschweißenden Kunststoffbeschichtungen eine Abdichtung mit den aktivierten Flächen ermöglicht ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen je zwei auf einer Seite des Zuschnittes und in Bewegungsrichtung des Förderers hintereinander angeordneten Heißluftdüsen je eine obere Kühlleiste und eine unfere Kühlleiste angeordnet is% zwischen denen ein den Zuschnittrand aufnehmender Führungsspalt belassen ist Durch die Anordnung der direkt neben diesem zu aktivierenden Rand des Zuschnittes, nämlich zu seinem mittleren Bereich hin, vorgesehenen Kühlleisten wird eine kältebarriere geschaffen. Durch die Kombination von Heißluftzufuhr und direkt daneben angeordneter Kältebarriere ist die Schwierigkeit der Materialsprengung durch explodierenden Wasserdampf nicht mehr zu befürchten. Erst durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist eine exakte Erhitzung an den genau den richtigen Stellen möglich, weil an genau ausgewählten weheren Stellen im Zuschnitt Kältebarrieren erzeugt werden.

Aus der DE-OS 24 42 858 ist zwar auch eine Art Kältebarriere an sich bekannt, diese wird aber durch einen Luftvorhang aus Luft bei etwa Zimmertemperatur geschaffen und quer zur Förderrichtung der Zuschnitte zwischen einem Magazin für die Zuschnitte und einer Heizeinrichtung angeordnet Der Luftvorhang mit der Kühlluft dient dem Schutz von Zuschnitten gegen den Einfluß zu hoher Temperaturen aus den Heizeinrichtungen. Wenn die Maschine und damit der Förderer eingeschaltet ist, wird der Kaltluftvorhang abgeschaltet Man erkennt, daß durch eine solche bekannte Kältebarriere das Aufsprengen des Materials des Zuschnittes nicht vermieden werden kann.

Durch den Führungsspalt zwischen den Kühlleisten gemäß der Erfindung ist ein Umfassen des Zuschnittes in den gefährdeten Bereichen mit Vorteil und damit eine optimale Wärmeabführung gewährleistet Unmittelbar in der Erhitzungszone wird das Kühlmedium eingeführt, to so daß in vorteilhafter Weise die ausstrahlende Hitze am Eindringen in das Materialinnerc durch die Kältebarriere gehindert wird. Nach außen ist der Zuschnitt durch die abgeschnittene Kante hin offen. Dort sind Kanülen vorhanden, durch welche das Wasser und der sich bildende Dampf hinausdiffundieren können. Nach innen hin, wo solche offenen Schnitte nicht vorhanden sind, ist also erfindungsgemäß die Kältebarriere der Schutz gegen die Zerstörung der Materialbahn.

Die Erfindung lehrt exakt Mittel und Maßnahmen, wie das Aufrichten eines Zuschnittes zu einer Faltschachtel auch in einer Hochleistungsmaschine mit großer Fördergeschwindigkeit zuverlässig erfolgen kann, nämlich Kühlen im Bereich zwischen in Förderrichtung hintereinander paarweise angeordneten Heißluftdüsen, vorzugsweise an denjenigen Flächen des Zuschnittes, wo ein Austritt des entstehenden Dampfes oder des entweichenden Wassers nicht möglich ist (mittlerer Bereich des Zuschnittes), so

Vorteilhaft ist es erfindungsgemäß dabei, wenn die Heißluftdüse eine spaltförmige Auslaßöffnung hat und die innen angeordnete Lippe langer als die außen angeordnete Lippe ausgebildet ist. Man kann somit die Heißluft in sehr definierter Form auf exakt diejenige Fläche an dem zu aktivierenden Rand aufstrahlen, die zum Plastifizieren des Kunststoffes in kurzer Zeit auf die richtige Temperatur gebracht werden muß, ohne unter Volumenvergrößerung des erhitzten Wassers der Restfeuchte im Kartonträgermaterial beschädigt zu werden. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn die spaltförmige Auslaßöffnung der Heißluftdüse abgewinkelt ausgeformt ist Man kann bei einem Zuschnitt mit abgewinkelten, zu aktivierenden Rändern in diesem Bereich durch Verwendung einer Heißluftdüse den maschinentechnischen Aufwand geringer halten und gleichzeitig eine noch bessere und gleichmäßigere Heißluftzuführung vorsehen. Die spaltförmige Auslaßöffnung wird also entweder in gerader oder auch in abgewinkelter Form durch die beiden lippen gebildet, von denen die innere lippe zu dem Mittelbereich des Zuschnittes und die äußere lippe von diesem fort gerichtet sind. Wenn man die innen angeordnete Lippe länger ausbildet, ist ein Aufpeitschen der Heißluft in einem Strahl auf die zu aktivierende Fläche möglich, bei welcher die sich zwangsläufig ergebenden Wirbel nach außen ?ngelenkt werden. Man erreicht damit eine Steuerung der Wärmezuführung, ~o daß die Kältebarriere nicht etwa durch abströmende Wärme beeinträchtigt wird. Außerdem erweist sich die Kühlleiste auch als sehr vorteilhaft zur Erzeugung von kalten Flächenbereichen im Zuschnitt, die sich beim Ausformen zu den VeiTMckungsschalen insofern günstig auswirken, weil ein kaltes Material stabiler ist, während auf höherer Temperatur befindlicher Karton lappig und instabil ist

Bei weiterer zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist jede Kühlleiste an einer von zwei parallel zueinander angeordneten, eine Führungsnut aufweisenden Führungsschienen angebracht Der flache Zuschnitt kann vom Förderer entlang dieser Führungsschiene gezogen oder geschoben werden, und die Randbereiche können durch die Anbringung der Kühlleiste an diesen Führungsschienen direkt in den Spalt zwischen den Kühlleisten eingeführt werden. Außerdem können auch die Führungsschienen, zumindest in der Nähe der Kühlleisten, von einem Kühlmittel duichstrjjmt und damit gekühlt sein, und es ergibt sich hier auch eine zweckmäßige Möglichkeit für die Überleitung des kühlmittels von der Führungsschiene in die Kühlleiste und zurück.

Der Stempel und die Matrize werden /weckmäßig stimseitig gekühlt, weil die erwärmten Bereiche des aktivierten Randes im Laufe der Zeit eine nicht zu vernachlässigende Wärmemenge auf das Ausformwerkzeug übertragen. Daher sind auch an der Matrize und dem Stempel Kühlanschlüsse zum Durchleiten des Kühlmittels vorgesehen.

Wenn ein Zuschnitt verwendet wird, wie er z. B. aus der deutschen Offenlegungsschrift 28 19 708 bekannt ist, dann erweist es sich fener als zweckmäßig, wenn die eint tier zwei übereinander angeordneten Kühlleisten etwas weiter in den Raum zwischen den Führungsschienen hineinragt als die andere und dann entsprechend die eine Heißluftdüse versetzt zu der darüber liegenden Düse angeordnet ist Mit anderen Worten kann man entsprechend dem Zuschnitt die Unterdüse weiter auskragend als die Oberdüse gestalten, wenn die untere Kühlleiste nicht so weit auskragend wie die obere vorgesehen ist

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang* mit den Zeichnungen, in denen eine bevorzugte Ausführungsform beispielshalber unter Veranschaulichung der Erfindung gezeigt ist. Es zeigt

Fig. 1 perspektivisch und schematisch die gesamte Herstellung der Verpackunesschale.

F i g. 2 teilweise im Schnitt eine Seitenansicht zweier Kühlleisten und der Führungsschienen,

F i g. 3 eine Draufsicht auf die Anordnung gemäß F i g. 2 ohne die Heißluftdüsen,

Fig.4 eine Querschnittansicht entlang der Linie s IV-IV der F ig. 3,

F i g. 5 teilweise im Schnitt eine Seitenansicht auf den Lufterhitzer und die Heißluftdüsen, entlang der Linie V-V der F ig. 6 und

Fig.6 eine Draufsicht auf die Anordnung gemäß Fig. 5.

Gemäß F i g. 1 wird mit der lediglich schematisch dargestellten Abnahmevorrichtung 1 von einem Stapel von Zuschnitten 2 jeweils der untere Zuschnitt in Richtung des gebogenen Pfeiles 3 abgenommen und auf eine nur teilweise und schematisch angedeutete Fördereinrichtung 4 aufgelegt In der Station S erfolgt die Aktivierung der Schweißflächen durch HeißUjf'düsen 10, 6, 10', 6', so daß die Verpackungsschale in der Station 7 mit Hilfe eines in eine Matrize 8 fahrenden Stempels 9, der in Richtung des gezeigten Doppelpfeiles bewegbar ist, ausgeformt bzw. gefaltet und aufgestellt wird. In den weiteren, nicht gezeigten nachfolgenden Stationen erfolgt die Vorfüllung über einen Einzeltrichter, das Rütteln, das Wiegen, Nachfüllen, Verschließen 2s und Abfördern. Die Aktivierung einiger Oberflächen des Zuschnittes erfolgt in der Station S, die in den F i g. 2 bis 6 näher dargestellt ist

In den F i g. 2 bis 4 sind die Führungsschiene 20 und die Kühlleisten 21 und 22 gezeigt Aus der Ansicht der F i g. 2, in der man von dem Raum zwischen den zwei parallel zueinander angeordneten Führungsschienen 20 blickt, erkennt man die Führungsnute 23, in welcher der Zuschnitt mit seinem Rand verläuft und geführt wird. Beim Transport des Zuschnittes gelangt er dann direkt in den Spalt 24 zwischen der oberen und unteren Kühlleiste 21 und 22.

Aus den F i g. 3 und 4 erkennt man die Kühlleitungen 25 für Kühlwasser, die auch in dem Verbindungsstück 26 zwischen Kühlleiste 21, 22 und Führungsschiene 20 vorgesehen ist Das Wasser strömt also z. B. gemäß Fig.3 aus dem Nippel 27 in die längs im Schnitt dargestellte Kühlleitung 25, von dort über das Verbindungsstück 26 in die obere Kühlleiste 21, wo es durch die Kühlkanäle 23 strömt und von dort über das Verbindungsstück 26 wieder zurück in die andere Kühlleitung 25 rechts, die im Großen und Ganzen nicht im Schnitt dargestellt ist Ein ähnlicher Verlauf für das Kühlwasser ist auch im Falle der unteren Kühlleiste 22 gegeben.

Die Ausgestaltung der unteren und oberen Kühlleiste 22, 21 sieht man in Fig.3 deutlich im Hinblick auf die wirksame Funktion. Der Zuschnitt hat nämlich einen ähnlichen äußeren Randverlauf, d. h. der zu aktivierende Rand des Zuschnittes 2 liegt über der abgewinkelten Linie 29 (Fig.3), unterhalb der etwa die Kältebarriere anzunehmen ist. Mit anderen Worten liegt die Heißluftdüse 10 etwa im Bereich direkt links neben der geknickten Linie 20 in Fig.3, wie in der Seitenansicht der F i g. 2 gestrichelt angedeutet ist Auf die Oberfläche aufgebrachte Heißluft erwärmt auch das Kartonträgermaterial, dessen Restfeuchtigkeit an dem abgeschnittenen freien Rand des Zuschnittes außen abdampfen kann und nach innen durch die Kältebarriere unter der Linie 29 angehalten wird. Im Bereich der Kühlleiste 21 bzw. 22 wird ersichtlich etwaige entstehende Wärme abgeführt so daß die explosionsartige Aufsprengung des Materials an den kritischen Stellen, nämlich im Bereich der Kühlleisten 21,22, nicht mehr zu befürchten ist.

Die Fig.5 und 6 zeigen die Heißluftdüsen, deren vordere obere (in den F i g. I und 2 die linke) mit 10, deren hintere obere mit 6 und entsprechend die vordere untere mit 10' und die hintere untere mit 6' bezeichnet wird. In Fig.6 blickt man sozusagen von oben, wobei zur bess *rin Veranschaulichung in F i g. 6 oben nur die obere Heißluftdüse 6 und unten die untere Heißluftdüse 10' gezeigt sind. Mit Hilfe des Lufterhitzers 30 und der Verteilereinrichtung 31 erreicht man eine gleichmäßige Verteilung der Heißluft auf die oberen Heißluftdüsen 10, 6 und die unteren Heißluftdüsen 10', 6', die etwa, wie in F i g. 1 dargestellt ist, paarweise angeordnet sind.

Die somii erwärmte Heißluft strömt durch die abgewinkelt ausgeformte Auslaßöffnung 32, die gemäß Darstellung in F i g. 6 rechts unten spaltförmig ist und durch die innere Lippe 33 sowie die äußere Lippe 34 gebildet ist

Aus Fig.5 erkennt man übrigens, daß die untere Heißluftdüse 10' weiter von dem Lufterhitzer 30 fort auskragend angeordnet ist als die obere Heißluftdüse 6, weil der von unten her zu aktivierende Rand des Zuschnittes 2 weiter nach außen liegt weshalb auch gemäß F i g. 4 die untere Kühlleiste 22 weiter zurückgesetzt ist Durch die Spaltform der Auslaßöffnung 32 wird ein exakt zentrierter Heißluftstrahl geschaffen, der in gewünschter Weise auf die zu verschweißende Fläche auftrifft

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

1. Vorrichtung zum Aktivieren Jififes flachen Faltschachtelzuschtiittes mittels HfcifilUft, deisöh K^ontrigermatefiäj auf .beidiJti Oberflächen ^t i einem zti versbhweiäefaderi kunststoff böchienjlt ist mit einem f^eflH^^ÖHkti tieVZtisänäittes in eine Aktivier^g^elnrichnMg, tnit auf die Ober- und, Unterseite dßs ZüScHtiitt^ gerichttteh Heißluftdüsen, wobei ah deii Ecken des etwa iti rechteckigen Zusch^ttes mindeitteiis Je eitle dliere und eine Untere HelÖhiftdüse tijtö;bzwi ühterdesseh zu aktivierendem Raiid ihgeordnet tit, d&dtlrfch gekennzeichnet, daß zwiscHdn Jfc zwei aiii einer Seite des Zuschnitte* (2) uhd iH Öewcgiihgi- Ii richtung des Förderers (4) h&lereiriäHder angeordneten Heißluftdüseh (6< 10 bzw.ö'i 1(J-) je eine dbeffc Kühllciste (21) und eihe untere KÜhlleiste φ) angeordnet &, zwischen deHcH ein den Zusth&ttrand aMrteWriender FiLHj^gMbäit f2*l beksseft ist *

2. Vorrichtung Mach Anspruch I₁ dädurcli geketirizeichnet; daß die HeiÖiüftdüse (6j lö bzw. 6', i&) eine spaltförmige AUsläßöffnühg (32) Hat ilrtb' die (flneh angeordhbte. Lippe (33) Sänger Hi die atlßeti angeordnete Lippe (34) ausgebildet ist Ü

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 öder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die spaitforniige Aüllaßoffnung (32) der HeißlüftdOse (β, 10 bi&. &,i(y) abgewinkelt ausgeformt ist

4. Vorrichti'.rtg nach einem der Ansprüche i bis i, X dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlleiiten (2ij 22) an einer von zwei t*ara1iel zueiäahdef ÜngeOrdneteh, eine Führungsnut (23) aüTwoisenden Führungsschiene (20) angebracht sihd.

Blätöferi iü (älnim KücHeti oder ethern anderen Gebäck zii^etarbiitlfi.iltj däiin mufi die Beschichtung etwa ° C itiiifililte'äl'V^eil spezielle Backwaren einen i^äi MBei einer Temperatur