DE3141898C2 - Vorrichtung zum Aufsiegeln eines Deckels auf gefüllte Behältnisse - Google Patents

Vorrichtung zum Aufsiegeln eines Deckels auf gefüllte Behältnisse

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DE3141898C2
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pressure element
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Werner Dipl.-Chem. Dr. Schaffhausen Festag
Hans-Ueli Löhningen Müller
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Schweizerische Aluminium AG
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Abstract

Beim Füllen, Evakuieren bzw. Begasen von Behältnissen aus Kunststoff oder Al-Kunststoffverbund, die durch Siegeln oder Heißsiegeln mit einem Deckel oder einer Deckelfolie verschlossen werden, waren bisher Einschlüsse von die Haltbarkeit der Siegelnaht beeinträchtigenden Bestandteilen, wie beispielsweise aus dem Füllgut oder auch in Form von Wassertropfen und/oder Luftblasen schwerlich zu vermeiden. Durch das erfindungsgemäße Siegelverfahren und mit Hilfe besonders ausgebildeter, zusammenfahrbarer Druckelemente (12 und 14) eines Siegelwerkzeuges (10) werden die Siegelflächen (18 und 19) von mit einem Deckel (22) oder einer Deckelfolie verschlossenen Behältnissen (16 oder 52) vor dem eigentlichen Siegelvorgang zwecks Vermeidung von unerwünschten Einschlüssen von Fremdbestandteilen in der Siegelnaht gereinigt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufsiegeln eines Deckels auf gefüllte Behältnisse, beide aus Kunststoff- oder Al-Kunststoff-Verbundfolie, mit einem beheizbaren Siegelwerkzeug aus einem verformbaren und einem formfesten Druckelement, von denen eines von konvexem Querschnitt ist, wobei die Druckelemente zum Ausbilden einer Siegelnaht im Deckel und den Flansch des Behältnisses aufeinander zu bewegbar sind.
Eine Vorrichtung dieser Art ist der US-PS 36 73 041 zu entnehmen, bei der das verformbare Druckelement dem konvexen Druckelement gegenüberliegt. Diese Ausgestaltung hat eine unerwünschte Verformung des Siegelgutes zur Folge.
Nach der DE-OS 22 46 007 wird durch eine exzentrische Anordnung der Versiegelungsränder von Stempel und Gegenstempel eine Schrägstellung des Gegenstempels bewirkt, wenn die beiden Werkzeugteile aufeinandergepreßt werden. Die Schrägstellung der Oberflächen der beiden Versiegelungsränder kann sich erst einstellen, wenn bereits ein erheblicher Druck aufgebracht wurde. In der Anfangsphase des Siegelvorgangs stellt sich daher zunächst eine Parallelstellung der beiden Siegelflächen ein. Die größte Schrägstellung bzw. der größte Winkel der zu siegelnden Flächen wird erst bei maximalem Siegeldruck, d. h. in der EndpKase, des Siegelvorgangs erreicht Zu diesem Zeitpunkt ist ein Herausdrükken von Füllgutbestandteilen nicht mehr oder nur noch unvollkommen möglich, da die Siegelschichten infolge Erwärmung durch das beheizte Werkzeug bereits soweit plastisch verformbar sind, daß die Füllgutbestandteile in den Thermoplasten mindestens teilweise eingedrückt bzw. eingeschlossen werden. Mit zunehmendem Druck und zunehmender Schrägstellung des elastischen Versiegelungsrandes wird eine Randzone der Siegelnaht druckentlastet, während die andere Randzone durch die Kante des beheizten Stempels einen extremen Siegeldruck erfährt. Hieraus resultiert eine hohe Aufreißempfindlichkeit der Siegelnaht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiter zu bilden, daß eine Versiegelungsnaht ohne Einschlüsse und ohne Verformung des Behälterflansches erzeugt wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß das verformbare Druckelement mindestens in einem Bereich einen konvexen Querschnitt aufweist und sin Auflager für den Rand des Behältnisses bildet Dank dieser Ausgestaltung ist sowohl eine Säuberung der Naht als auch eine Formstabilität des Siegelgutes während des Siegelvcrganges zu erzielen.
Schon in der Anfangsphase des Siegelvorgangs wird der Druck, von einer sehr schmalen Kontaktzone ausgehend, so aufgebaut daß die Oberflächen der Versiegelungsränder in einem Winkel zueinander stehen und sich erst am Endpunkt des Siegelvorgangs bzw. des Druckaufbaus parallel zueinander anordnen mit der Folge, daß insbesondere in der Anfangspahse des Siegelvorgangs — also, wenn die Siegelschichten noch plastisch verformbar sind, bzw. noch nicht klebefähige (hot-tack) Eigenschaften zeigen -- die zu siegelnden Flächen in einem ausreichend großen Winkel zueinander stehen, der das Entweichen von Füllgutbestandteilen aus der Siegelzone ungehindert ermöglicht
Der Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung empfiehlt sich insbesondere bei Form- Füll- Siegel-Anlagen, wo in einer Packstoffbahn aus Thermoplast bzw. aus einem Al-Kunststoffverbund durch Thermoformen bzw. Tiefen (Streckziehen) Behältnisse zur Aufnahme des Füllgutes ausgebildet werden und der so ausgeformte und befüllte Packstoff mit einer Deckelfolie durch Heizsiegeln so abgedeckt und verschlossen wird, daß die Bahn anschließend in einzelne, durch eine Deckelfo-He verschlossene Behältnisse unterteilt werden kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand in der Zeichnung in vereinfachter Darstellungsweise wiedergegebener bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert; dabei zeigt
F i g. 1 einen Querschnitt durch einen Teil eines Siegelwerkzeuges aus einem verformbaren sowie einem formstabilen Druckelement in Ausgangslage;
F i g. 2 eine der F i g. 1 entsprechende Wiedergabe der beiden Druckelemente, die sich bei drucklosem Kontakt gegenüberstehen;
Fig.3 die beiden Druckelemente nach Fig. 1, 2 in Siegelstellung mit einer Siegelnaht zwischen einem Behälterflansch und einem Deckel;
F i g. 4 bis F i g. 6 jeweils einen Querschnitt durch einen Teil des verformbaren Druckelements in unterschiedlichen Querschnittsformen;
F i g. 7 einen Querschnitt durch einen Teil eines Siegelwerkzeugs zum Verschließen von mehreren zusammenhängenden Behältnissen;
F i g. 8 eine der F i g. 7 entsprechende Wiedergabe einer weiteren Ausführungsform.
Ein Siegelwerkzeug 10 weist gemäß F i g. 1 bis 3 zum Versiegeln oder Heißversiegeln von aus einer Kunststoffolie oder einem Al-Kunststoffverbund hergestellten Behältnissen 16 zusammenfahrbare Druckelemente 12 und 14 auf. Mindestens eines der Druckelemente 12, 14 kann mit einer Heizeinrichtung 24 ausgestattet sein.
Das in der Zeichnung oben angeordnete Druckelement 12 des Siegelwerkzeuges 10 mit einer zur Siegelfläche 18 des Behältnisses 16 planparallelen Oberfläche 20 ist aus einem nicht verformbaren Werkstoff hergestellt. Das untere Druckelement 14 des Siegelwerkzeuges 10 besteht aus einem elastisch verformbaren Werkstoff und weist einen i. w. konvexen bzw. halbkreisförmig gewölbten Querschnitt auf, dessen Oberfläche 26 zur planparallelen Oberfläche 15 des anderen Druckelementes 12 hin gerichtet ist.
Beim Zusammenfahren des Siegelwerkzeuges 10
bzw. seiner Druckelemente 12,14 werden die Siegelflä- folie 52 zwischen die Druckelemente 12, 14 verbracht, chen 18 und 19 des Behältnisses 16 und eines aufzusie- die dann zusammengefahren werden. Es bildet sich ungelnden, gegebenenfalls folienartigen Deckels 22 zur ter Entfernen von Verunreinigungen im Bereich der weitgehenden Vermeidung von Einschlüssen in der zwi- herzustellenden Siegelnaht 20 eine schmalflächige Sieschen jener Siegelfläche 18,19 entstehende.1 Siegelnaht 5 gellinie, welche sich unter zunehmendem Druck an den 20 von unerwünschten Bestandteilen gereinigt Druckelementen 12, 14 über die gesamte Fläche der
Das aus elastisch verformbarem Werkstoff bestehen- Siegelnaht 20 allmählich verbreitert. Die Reinigung der cje Druckelement 14 kann mit unterschiedlich geformter Siegelflächen bzw. das Entfernen von für die Versiege-Kontur der Oberfläche 26 versehen sein, nach F i g. 4 lung unerwünschten Bestandteilen aus dem Siegelbebeispielsweise mit einer dreiecksförmigen, in eine Spit- ίο reich erfolgt durch Zusammenwirken der beiden Druckzenkurve 38 übergehende Kontur sowie nach F ig. 5 mit elemente 12 und 14 des Siegelwerkzeuges 10, beim einer flach teilkreisartigen Kontur, während F i g. 6 ei- Druckaufbau zwischen diesen und der zunehmenden nen Halbkreis als Kontur erkennen läßt Verbreitung der Siegellinie 20 werden unerwünschte
Als elastisch verformbares Material gelangt für das Bestandteile der Behälterfüllung oder auch Wasser-und Druckelement 14 vorzugsweise ein Silikonkautschuk 15 Lufteinschlüsse von den zu versiegelnden Siegelflächen oder ein Nitrilkautschuk zur Anwendung. 18,19 entfernt bevor der eigentliche Versiegelungsvor-
Damit das elastisch verformbare Material unter ho- gang beginnt, in dessen Verlauf keine Durchbiegung an hem Druck nicht auszuweichen vermag, kann für die jenen Siegelflächen 18, 19 entsteht. Letztere gelangen Fixierung desselben eine Metalleinfassung 44 vorgese- beim Schließen des Siegelwerkzeuges 10 zunächst nur hen werden (Fig. 1). Diese ist beispielsweise mit einer 20 entlang einer zur späteren Siegelnaht parallellaufenden nicht gezeigten hinterschnittenen Nut aasgestattet, in Linie in Kontakt. Beim weiteren Schließvorgang paßt welcher ein Steg 46 des Druckelements 14 unter einer sich das elastische Druckelement 14 unter dem Druck Vorspannung gehalten ist — Weitere Möglichkeiten des nicht verformbaren Druckelementes 12 an dessen zum Halten des elastischen Druckelementes 14 sind die Oberfläche 25 an, wobei die zu siegelnden Behältnis-Anordnung von Schraubenverbindungen sowie das An- 25 bzw. Deckelflächen 18,19 tangential an die Oberfläche saugen an eine Unterlage. 26 des elastischen Druckelementes 12 zur Anlage gelan-
Bei einigen Heißsiegelbedingungen, insbesondere gen.
wenn hohe Taktzahlen oder sehr dicke bzw. wärmeiso-
lierende Materialien zum Heißsiegeln gelangen, ist es Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
zweckmäßig, beide Druckelemente 12 und 14 des Sie- 30
gelwerkzeuges 10 mit Heizeinrichtungen 42 zu versehen. Um über das elastische Druckelement 14 eine ausreichende Wärmemenge in die Siegelnaht einleiten zu können, kann zu dessen Herstellung beispielsweise eine wärmeleitfähige Kautschukmischung mit Graphit-Bestandteilen verwendet werden. Außerdem kann das Druckelement 14 möglichst tief in die wärmeleitfähige Metalleinfassung 44 eingelassen werden.
Aus F i g. 7 ist ein Siegelwerkzeug 10 zum Versiegeln zusammenhängender Behältnisse 16 von Mehrfachpakkungen 50 zu ersehen. Es wird gleichzeitig eine Mehrzahl zusammenhängender Behältnisse 16 mit einer diese abdeckenden Folie 52 versiegelt. Nach dem Versiegeln werden die Behältnisse 16 mittels nicht dargestellter Trennwerkzeuge getrennt
Zwischen jeweils zwei der Behältnisse 16 bzw. zwischen zwei Reihen derselben werden gleichzeitig zwei Siegelnähte 20 ir.it Hilfe der Druckelemente 12 und 14 des Siegelwerkzeuges 10 gebildet, an der Außenseite der Behältnisse ist nur eine Siegelnaht 20 vorgesehen. — Die Trennung der Behältnisse erfolgt hierbei zwischen den beiden benachbarten Siegelnähten 20, die durch zwei halbkreisförmige Querschnitte des ealstischen Druckelementes 14 gebildet werden.
Bei dem in Fig.8 gezeigten Siegelwerkzeug 10 zum Versiegeln zusammenhängender Behältnisse 16 bzw. Mehrfachpackungen 50 ist das in der Zeichnung links außen liegende elastische Druckelement 14 an der Außenseite der Mehrfachverpackung 50 mit einer geneigten Pultfläche 15 versehen, welche den konvexen Quer- to schnitt seitlich so verändert, daß die für das Versiegeln unerwünschten Bestandteile stets in Richtung zur Innenseite des anschließenden Behältnisses 16 gefördert werden; nach erfolgter Trennung der Behältnisse 16 entfällt so ein Entfernen von gegebenenfalls an der Außenseite eines Behältnisses anhaftenden Füllresten.
Bei Anwendung des Siegehverkzeuges 10 werden ein oder mehrere Behältnisse 16 samt Deckel 22 oder Deck-

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zum Aufsiegeln eines Deckels auf gefüllte Behältnisse, beide aus Kunststoff- oder Al-Kunststoff-Verbundfolie, mit einem beheizbaren Siegelwerkzeug aus einem verformbaren und einem formfesten Druckelement, von denen eines von konvexem Querschnitt ist, wobei die Druckelemente zum Ausbilden einer Siegelnaht im Deckel und den Flansch des Behältnisses aufeinander zu bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das verformbare Druckelement (14) mindestens in einem Bereich einen konvexen Querschnitt aufweist und ein Auflager für den Rand des Behältnisses (16) bildet
2. Vorrichtung nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckelement (14) an der dem Behältnis zugewandten Seite den konvexen Querschnitt aufweist und an der dem Behältnis (16) abgewandten Seite zu einer pultartigen Fläche (15) abgeschrägt ist
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