DE3123637C2 - Vorrichtung zur Aufbringung von Kunststoffhüllen auf Behälter - Google Patents

Abstract

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufbringung einer rohrförmigen Kunststoffhülle oder eines entsprechenden Etikettes auf einen Gegenstand oder Behälter mit einer starren Basis, wie beispielsweise eine Glas- oder Kunststoffflasche. Die Hülle kann unmittelbar vor ihrer Aufbringung geformt werden und aus orientiertem, heißschrumpffähigem, thermoplastischem Material bestehen, das teleskopartig über den Behälter geschoben wird, während Hülle und Behälter entlang einer zueinander ausgerichteten Bahn gefördert werden. Der Behälter besteht vorzugsweise aus einer hohlen Glas- oder Kunststoffflasche, die über ihren Hals- oder Endabschnitt in aufrechter Stellung gehalten wird. Die rohrförmige Hülle besitzt einen geringfügig größeren Durchmesser als der Behälterkörperabschnitt. Sie wird teleskopartig nach oben über den Behälterkörperabschnitt geschoben und während des Transportes des Behälters durch einen Heißschrumpf-Tunnelofen zu diesem ausgerichtet gehalten. Wärmeenergie auf elektrischer Basis mit einem hohen Maß an Infrarotstrahlung findet Verwendung, um die Hülle während dieses Transportes über einen thermischen Einschnürvorgang heiß aufzuschrumpfen, wobei sie in engen Eingriff mit dem Behälterkörperabschnitt tritt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Vorrichtungen zur Aufbringung von Kunststoffhüllen sind in den US-PS 37 67 496, 38 02 942 und 39 59 065 beschrieben. Jeder dieser Veröffentlichungen ist zu entnehmen, wie eine rohrförmige Hülle geformt wird, die dann von unten mil'.els eines Aufschubmechanismus teleskopartig auf den Gegenstand aufgebracht wird. Anschließend werden Gegenstand und rohrförmige Hülle in einen Ofen eingeführt, um die Hülle schrumpfen zu lassen und so auf dem Gegenstand zu befestigen.

Um eine Fehloricnüerung der Hülle auf dem Gegenstand zu vermeiden, beschreibt die IIS-PS 39 59 065 eine Vorrichtung, um die Hülle /wischen ihrem Aufbringungspunkt auf den Gegenstand und dem Ofen lagegenau zu fixieren.

Der US-PS 40 48 281 ist ein Verfahren zum Stützen der Hülle während der Erhitzung zum Zwecke des Aufschrumpfcns zu entnehmen. Hierbei findet eine gekühlte Haltcstangc Verwendung, während die Flasche und die Hülle gefördert werden.

Eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 ist aus der US-PS 40 72 553 bekannt. Die dort beschriebene Heizvorrichtung weist Brenner auf, die die Luft erhitzen, welche in einem Strom von links nach rechts über den die Hülle iragenden Behälter gerichtet wird. Diese Luft wird über die rechte Hälfte der Heizvorrichtung abgezogen. Bei der in dieser Veröffentlichung beschriebenen Vorrichtung sind somit nur auf einer Seite der vom Behälter bzw. der Hülle durchlaufenen Bahn Wärmequellen angeordnet.

Die Vorrichtungen des Standes der Technik weisen den Nachteil auf, daß die für das Aufschrumpfen der Hüllen vorzunehmende Erwärmung nicht besonders gleichmäßig erfolgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorricüiung der angegebenen Art zu schaffen, mit der eine besonders gleichmäßige Wärmeaufbringung auf die sich drehenden, die Hüllen tragenden Behälter erreichbar ist. Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mii den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs I

gelöst. _x

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgc-ffiäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufbringen eines vorgeformten, extrem flexiblen, dünnen, rohrförmigen Bandes oder einer entsprechenden Hülle auf die Haupiaußenflächen eines aufrecht stehenden Behälters, wo das Band bzw. die Hülle zwangsweise gehaltert wird, bevor danach ein gesteuertes

jo Heißaufschrumpfen rier Hülle unter Verwendung von Infrarotstrahlung auf die Behälterflächen erfolgt, so daß sich die Hülle eng an den Behälter anpaßt. Die Hüllen bestehen vorzugsweise aus einem dünnen Film oder aus einem Schaumstoff aus orientiertem thermoplastischen

r> Material, das in Umfangsrichtung schrumpfen kann, während die Behälter vorzugsweise Glas- »der Kun.slstoffflaschcn mit Körperabschnitten in Form eines geraden Zylinders sind.

Wenn es sich um einen Glasbchiilici handelt, werden diese normalerweise von etwa 38"C auf etwa 94"C vorerhit/.i, bevor die Hüllen aufgebracht werden. Im Falle von Kunstoffbehältern kann aufgrund der dünnen Scitenwände und der Empfindlichkeit gegenüber Wärme kein signifikantes Erhitzen toleriert werden. Die Vorrichtung gestattet ein teleskopartigcs Aufbringen des Bandes oder der Hülle an dem jeweiligen Behälterkörperabschnitt. Die Hülle kann aus einem flexiblen Film, Schaum oder einem Film-Schaum-Laminat bestehen. Die einzelne Hülle wird vor der te'eskopartigen Aufwärtsbewegung derselben über die Hauptaußenflächen des Behälters, der in Aufrechtstellung gehalten wird, geöffnet. Das Band wird auf dem Behälterkörperabschnitt zweitweise fixiert, bevor dieses durch Hitze unter Verwendung von elektrischer Energie vollständig aufgeschrumpft wird, so daß es sich im faltcnfrcien Zustand dauerhaft an den Behälter anpaßt.

Bei der Vorrichtung kann ein Drehtisch Verwendung finden, um eine rohrförmige thermoplastische Hülle darauf auszubilden und dieselbe in einer zur Befesti-

bO gung am Behälter geeigneten Form zu öffnen. Der Drehtisch ermöglicht eine genaue axiale und vertikale Ausrichtung des Behälterkörperabschnittes und der geöffneten Hülle, so daß die Hülle teleskopartig in eine Position bewegt werden kann, in der sie nahezu den

<i5 gesamten Behälterkörper umgibt.

Bei der crfindungsgcniäßcn Vorrichtung wird der Behälter mit der ihn umgebenden rohrförmigen, heißschrumpffähigen Kunststoffteile über seinen Halsab-

schnitt in Aufrechtstellung außermittig innerhalb einer Heizvorrichtung gehaltert und gedreht, um so eine bequeme und wirtschaftliche Aufbringung der Hülle auf derartige Behälter zu ermöglichen. Durch die Halterung des Behälters und der Hülle in Aufrechtstellung kann die Hülle auf dem Körperabschnitt des Behälters aufgeschrumpft werden, ohne daß sich aufgrund der Schwerkraftwirkung Falten bilden.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch einen mittleren Bereich eines Tunnelofens und den Behältereinspannmechanismus;

F i g. 2 eine vergrößerte Ansicht des Tunnelofens mit einer auf einen zylindrischen Behälterhals aufgeschrumpften Hülle; und

F i g. 3 einen vertikalen Schnitt durch den Tunnelofen entlang der Linie 7-7 der F i g. 1.

Die Vorrichtung zur Hersteilung von Behältern mit darauf angeordneten Kunststoffhüllen besteht häufig aus einem Drehtisch (nicht gezeigt), der in der L ige ist, rohrförmige Kunststoffhüllen unmittelbar vor ihrer Aufbringung auf die Behälter herzustellen. Die Behälter 10 bestehen vorzugsweise aus starren, hohlen Glasoder Kunststoffflaschen, die sich normalerweise im nicht-gefüllten Zustand gerade nach ihrer Herstellung befinden. Ein Band aus thermoplastischem Material wird über einen geeigneten Satz von Führungsrollen auf eine Zuführtrommel des Drehtisches geführt, an dem das Band in einzelne Rohlinge für eine Schneidrolle aufgeteilt wird. Die Schneidrolle wirkt tangential zu der Zuführtrommel und schneidet die Rohlinge auf eine vorgegebene, einheitliche Länge. Die Rohlinge werden dann jeweils auf einen einzelnen drehbaren Dorn gewikkell. der am Drehtisch der Maschine montiert ist. Eine derartige Maschine ist in Einzelheiten in der US-PS 38 02 942 beschrieben.

Nachdem die rohrförmigen Hüllen fertig geformt sind und einer Durchmesser besitzen, der geringfügig größer ist als der Behälterkörperabschnitt sowie eine Axiallängc, die mit der Höhe des Behälterkörpers vergleichbar ist, können sie an den Behälterkörpern befestigt werden. Die Hüllen werden vorzugsweise unmittelbar vor ihrem öffnen in die rohrförmige Form und ihrer Befestigung an den einzelnen Behältern aus einem flachen, dekorierten Rohling geformt.

Nachdem die mit einer axialen Naht versehene rohrförmige Hülle 12 geformt ist, wird sie mit dem Behälter 10 zu einer Verbundverpackung kombiniert. Die Hülle wird durch einen Aufschubmechanismus vom Dorn auf den Behälter nach oben bewegt, wobei sich die Teile während ihres Transportes in koaxialer, vertikaler Ausrichtung befinden.

Die Hüllen können aus einem dünnen, flexiblen, orientierten, thermoplastischem Film aus beispielsweise Polyvinylchlorid, Polyäthylen oder Polystyrol bestehen. Der Film kann beispielsweise im Faile von Polyvinylchlorid eine Dicke von 38 μηι bis 50 μιη aufweisen. Zur Formung der Hüllen kann auch geschäumtes, ortientierles Polyäthylen mit einer Dicke von 203 μηι bis 330 μπι oder geschäumtes orientiertes Polystyrol mit einer Dikke von 178 μηι bis 432 μπι Verwendung finden. Die Hüllen können in der Dicke von 12 μιη bis 508 μπι variieren, je nach der Auswahl des gewünschten thermoplastischen Materials. Die Hüllen können auch aus einem laminierten Film-SchaumtV.rmoplast bestehen, der die erwähnte Dicke aufweist, wobei die Filmschicht an der Außenfläche zum Bedrucken und Dekorieren der Hüllen höchst wünschenswert ist

Wie in der F i g. 1 dargestellt ist, werden die Behälter 10 über ihren Halsabschnitt jeweils in Aufrechtstellung gehalten und in Horizontalrichtung in einen Tunnelofen 15 hinein und durch diesen hindurch bewegt, wobei sie jeweils mit einer rohrförmigen Hülle 12 versehen sind, die sich um den Behälter 10 herum erstreckt. Der Ofen 15 erstreckt sich über eine ausreichende Länge in Horizontalrichtung, so daß ein geregeltes HeiBaufschrumpfen der Hüllen auf die Behälter möglich ist Die an den Hülsen der Behälter angreifenden Backen 17 werden in Drehungen versetzt um die Behälter und die daran gehaltenen Hüllen während des Durchganges durch den Tunnelofen zu drehen. In einem oberen Bereich ist der Ofen offen, um den Transport der Behälter zu ermöglichen, wobei die Einspannvorrichtungen durch eine lineare, obere öffnung verlaufen, die sich über die Gesamtlänge des Ofens erstreckt

Die Einspannvorrichtungen 17 werden durch eine Reibrolle 30 in Drehung versetzt, die ..<n einem Zwischenbereich der Einspannspindel befestigt !st Die Rolle 30 ist voll drehbar, um die Spindel und die daran befestigte Einspannvorrichtung 17 anzutreiben. Sie wird von einem Antriebsband 31 ;ngetrieben, das sich mit der Rolle v.ährend deren Durchgangs durch den Ofen in Reibeingriff befindet. Das Antriebsband 31 wird um einen oberen Bereich des Ofens angetrieben, über den sich der Behälterförderer erstreckt Die Geschwindig-

:jo keit der Linearbewegung des Antriebsbaniies 31 und die Geschwindigkeit des Förderers steuern zusammen die Geschwindigkeit der Behälterumdrehungen.

Der Ofen 15 weist eine Reihe von drei elektrischen Heizeinrichtungen 25 auf, von denen jede eine beträchtliehe Horizontalerstreckung besitzt Die Heizeinrichtungen sind in einer vertikalen Reihe entlang einer jeden Seite des Ofens montiert, wobei die drei Einrichtungen in einem bogenförmigen, vertikal ausgerichteten Schema angeordnet sind und jeweils dem oberen Kantenabschnitt, dem mittleren Körperabschnitt und dem unteren Kantenabschnitt der Hülle gegenüberliegen. Sie umfassen ähnlich ausgebildete elektrische Heizvorrichtungen in Streifenform, die ein hohes Maß an Infrarotstrahlung abgeben können.

Normalerweise ist ein mit öffnungen verrehenes Gitterelement 26 vor jedem Heizelement 25 montiert, um den Wirkungsgrad und die Gleichmäßigkeit beim Erhitzen weiter zu verbessern.

Unabhängig davon, ob die orientierten Hüllen aus Filmmaterialien, Schaummaterialien oder Film-Schaum-Laminaten hergestellt sind, werden sie alle in der gleichen grundlegenden Weise behandelt, indem sie unter Verwendung der Strahlungspaneele erhitzt werden. Wenn derartige heißschrumpffähige Materialien eingesetzt werden, die durch Erhitzen in ähnlicher Weise behandelt werden, kann es sich bei den Behältern um Glasflaschen, Kunststoffflaschen oder sogar um Metalldosen handeln. Bei den Kunststoffflaschcn können die Hüllen heiß aufgeschrumpft werden, ohne daß das VoIumen der Flaschen abnimmt oder sich ändert oder sich ihre Seitenwände verformen. Durch geeignete Anordnung der streifenförmigen Heizelemente in dem erwähnten bogenförmigen Schema kann die an den oberen Hals- oder Endabschnitt der Flaschen abgegebene

■55 Wärmeenergie abgeschnitten oder auf ein Minimum gebracht werden. Die Hüllen können aus einer großen Vielzahl von thermoplastischen Materialien geformt werden, wie beispielsweise aus Polystyrol, Polyäthylen

oder Polyvinylchlorid, entweder als Film oder als Schaum.

Die die Hüllen 12 tragenden Behälter 10 werden durch den Tunnelofen bewegt, während sie durch die Einspannvorrichtungen 17 gedreht werden. Die Behälter werden in einer geraden Linie in einer gegenüber der Mitte versetzten Anordnung durch den Tunnel bewegt, während sie um ihre Achse gedreht werden. Diejenige Seite der Behälter, die sich gegen die lineare Bewegungsrichtung bewegt, besitzt eine größere Oberflächengeschwindigkeit als die durchströmende Luft und der Emitter. Diejenige Seite, die sich mit der linearen Bewegungsrichtung bewegt, weist eine geringere Oberflächengeschwindigkeit auf als die durchströmende Luft und der Emitter. Dadurch wird ein Wärmeun- is gleichgewicht von einer Behälteiseite zur anderen erzeugt. Um dieses Ungleichgewicht zu korrigieren, wird diejenige Seite des Behälters, die sich schneller am Emitter vorbeibewegt, näher an diesen heranbewegt. Folglich wird die andere Seite weiter weg bewegt. Der infol- >i> ge dieser Rotation und Entfernung auftretende Whrmcverlust ist kalkulierbar. F.in Wärmcvcrlust von etwa 10% ist auf die Lufigeschwindigkcit zurückzuführen, wenn die eine Seite der Hülle nicht dem gleichen einzelnen Punkt am Emitter ausgesetzt wird wie die andere. >> Während des Schrumpfvorganges wird die Hülle normalerweise von etwa 63° C auf etwa 100° C erhitzt.

Bei der Behandlung von etwa 150 Kunststofffiaschen pro Minute durch einen Ofen von 1.22 m bis 2.44 m wird etwa eine Verweilzeit von 6,8 Sekunden benötigt. Wenn es sich bei den Behältern um Kunststoffflaschen mit einem Volumen von 2 Litern handelt, so werden diese derart außermittig angeordnet, daß die nahe Behälterseite in einem Abstand von etwa 7,6 cm und die weite Behälterseite in einem Abstand von etwa 12,7 cm von den Emittern angeordnet ist. Auf diese Weise werden die beiden Seiten der Behä'tcrhül'en nahezu gleicher! Wärmeenergiemengen ausgesetzt, so daß ein glattes und gleicnmäßiges Aufschrumpfen erreicht wird.

Wie bereits erwähnt, wird die Hülle bei ihrem Eintritt in den Ofen an ihrer unteren Kante durch eine Halteschiene 20 gehaltert. Die Hülle wird etwa über die Hälfte der Ofenlänge so gehaltert, um ihre Positionierung am Behälterkörper sicherzustellen. Wenn die Hülle beginnt, sich um den Behälterkörper herum zusammenzuziehen, haftet sie an diesem an, so daß die Halteschiene ein Ende finden kann. Durch das Anhaften der Hülle wird eine Vertikalbewegung derselben relativ zum Behälter verhindert. Während der weiteren Bewegung des Behälters und der Hülle durch den Ofen bewirkt die gegen die oberen und unteren Randabschnitte sowie gegen den mittleren Körperabschnitt der Hülle gerichtete Strahlungswärme eine thermische Kontraktion der gesamten Hülle. Die Hülle nimmt dann die gesamte äußere Form des Behälters an, und zwar dort, wo sie aufgebracht worden istin den F i g. 1 und 2 ist dargestellt wie die Hülle 12 an ihrer unteren Kante während der Behälterdrehung nach dessen Eintritt in den Ofen gehalten wird. Zu diesem Zeitpunkt umgibt die Hülle den gesamten Körperabschnitt des in Form eines geraden Zylinders ausgebildeten Behälters, mit Ausnahme des gehalterten Hals- und oberen Endabschnittes. In F i g. 1 ist die außermittige Lage des Behälters dargestellt, wobei von den benachbart angeordneten Reihen der Heizelemente infrarotstrahlung zum Aufschrumpfen emittiert wird. Der anfängliche Haftungsvorgang und die thermische Einschnürung der Hülle beginnt vom mittleren Bereich derselben aus, an dem die Wärme konzentriert ist, und verläuft von dort nach oben und unten.

Die Halteschiene 20 wird beispielsweise durch eine kontinuierliche Rohrschleife wassergekühlt, um deren Überhitzung innerhalb des Ofens zu verhindern.

Mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren zum Heißaufschrumpfen der Hülle auf den Behälter läßt sich ein verbesserter, mit Etikett versehener Behälter herstellen, der hervorragende Eigenschaften aufweist. Falls gewünscht, kann die gesamte Oberfläche des Behälters mit einem Überzug versehen werden, wenn beispielsweise ein sehr dünnes, flexibles, thermoplastisches Material verwendet wird. Ein dünner, orientierter Polyvinylchloridfilm mit einer Dicke von etwa 25 um bis etwa 38 μπι kann in einfacher Weise in Label-Form auf Glasoder Kunststoffflaschen aufgebracht werden, um den Bodenbereich ohne Verformung oder Rauhigkeit glatt abzudecken. Die Vorrichtung kann abwechselnd für Gins- und KuRSisioiifiiiscncn cmgcsei/i werden, wobei nur geringfügige Einstellungen getaugt werden müssen.

llicr/u 3 Blau Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Etikettieren von Behältern, beispielsweise Glas- und Kunststoffflaschen u. ä, mit einer Herstellungseinrichtung für eine rohrförmige Hülle aus heißschrumpffähigem thermoplastischem Material, einer Fördereinrichtung, die den Behälter vertikal an seinem oberen Abschnitt ergreift und in Aufrechtstellung hält und die den Behälter und die Hülle gleichzeitig vertikale zueinander ausgerichtet transportiert, einem Aufschubmechanismus, der die Hülle teleskopartig nach oben über den Körperabschnilt des Behälters während des Transportes schiebt, und einer Einrichtung, die den Behälter um seine Achse dreht, während dieser die an der Unterkante abgestützte Hülle trägt und von der Fördereinrichtung entlang einer Bahn durch Wärmequellen transportiert wird, wo diese erhitzt werden, um ein Schrumpfen Scr Hülle auf den Behälter zu bewirken, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Hülle (12) und dem Behälter (10) durchlaufene Bahn zwischen mindestens zwei sich entlang dieser Bahn erstreckenden Wärmequellen verläuft und daß die Hülle (12) zu der einen Wärmequelle auf einer Seite der Bahn einen größeren Abstand aufweist als zu der anderen Wärmequelle auf der anderen Seite der Bahn.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Seite der Bahn eine Reihe von Hei/.elemc..ten (25) vorgesehen ist, die sich vertikal übereinander bogenförmig entsprechend der Behältcrkoniur um den Behälter (10) und die Hülle (12) herum erstreckt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gckenn-/cichnci, daü jede Reihe aus drei! !ci/clcrncntcn (25) besteht, von denen das mittlere Element vertikal und das obere und unlere Element aufwärts und abwärts geneigt angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Heizelemente (25) Infrarotstrahlersind.