DE3903252A1 - Vorerhitzungsofen fuer glasbehaelter - Google Patents

Description

Die Aufbringung von wärmeschrumpfbaren Kunststoffetiketten auf Flaschen und die darauffolgende Bewegung der Flaschen durch einen Wärmeschrumpfofen ist Gegenstand einer Reihe von erteilten Patenten und schwebenden Patentanmeldungen.

Beispielsweise ist in der US-PS 38 02 942 ein Verfahren zur Herstellung einer Hülle durch Zuführung eines wärmeschrumpffähigen Polystyrolschaumes und Aufbringung der Hülle über den Körper eines Glasbehälters mit der nachfolgenden Bewegung des Behälters durch einen Ofen zum Aufschrumpfen der Hülle durch Wärmeaufbringung auf den Behälter beschrieben. Die Hülle kann vorgedruckt sein und dient als Etikett für den Behälter. In dieser Veröffentlichung ist die Notwendigkeit einer Vorerhitzung der Flasche erläutert. Es wird ferner beschrieben, daß der Behälter, der über seinen Hals gelagert wird, zuerst einen Vorerhitzungsofen passiert, bevor die Hülle aufgebracht wird. Die Hülle wird hergestellt, indem ihre sich überlappenden Enden heißversiegelt werden.

Gemäß dem in der US-PS 46 71 843 beschriebenen Verfahren wird ein Streifen eines wärmeschrumpffähigen Etikettenmaterials um Flaschen gewickelt, wobei der Körper der Flasche als Dorn zur Ausbildung der Hülle auf der Flasche dient.

Hierbei wird durch den nachfolgenden Durchgang der Flasche durch einen Schrumpfofen die Ausbildung des Etikettes vervollständigt, welches zwischen dem unteren Rand und der Schulter um die Seitenwand der Flasche durch Wärmeeinwirkung aufgeschrumpft wird. Die sich überlappenden Enden des Etiketts werden mit Hilfe eines Lösungsmittels für den Kunststoff des Etiketts miteinander verschmolzen.

Es wurde festgestellt, daß in den Situationen, in denen die Flaschen als Dorn verwendet werden, wie beispielsweise bei dem in der US-PS 46 71 843 beschriebenen Verfahren, das darauffolgende Heißschrumpfen des Etiketts nicht ausreicht, wenn mehr als 20% Schrumpfung des Etiketts erforderlich sind. Wenn ein Schrumpfmaß von mehr als 20% benötigt wird, wie dies bei Behältern mit "Familiengröße" der Fall ist, treten aufgrund eines ungleichmäßigen Schrumpfens des Etiketts Falten auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein wirkungsvolles Vorerhitzungssystem für Glasflaschen vor der Ausbildung der geschrumpften Etiketten auf den Flaschen zu schaffen, so daß es möglich ist, ein faltenfreies Etikett herzustellen.

Die Erfindung bezweckt ferner die Schaffung eines Vorerhitzungssystems für Glasbehälter, das in seiner Funktionsweise relativ einfach und wirksam ist, um die Flaschen von 38°C auf 60°C vorzuerhitzen, während sie mit einer Geschwindigkeit von bis zu 600 Flaschen pro Minute mit einer Drehung von mindestens 90° während des Vorerhitzens zugeführt werden.

Die vorstehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Vorerhitzungsofen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die Erfindung wird nachfolgend eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Vorerhitzungsofens,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Ofen der Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt entlang Linie III-III in Fig. 1, und

Fig. 4 eine schematische perspektivische Ansicht des Vorerhitzungsofens der Fig. 1, wobei die äußere Haube entfernt ist.

Der in der Zeichnung dargestellte Vorerhitzer für Behälter stellt einen notwendigen Zusatz für das in der US-PS 46 71 843 beschriebene Flaschenetikettiersystem für die Fälle dar, bei denen das Etikettenschrumpfmaß 20% oder mehr betragen muß. Dies ist der Fall, wenn es sich bei den Flaschen um typische Getränkeflaschen mit Familiengröße handelt oder wenn die Flaschen eine entsprechende Kontur besitzen, die ein Schrumpfmaß des Etiketts von mehr als 20% erforderlich macht.

Im Betrieb des in der vorstehend genannten US-PS 46 71 843 beschriebenen Etikettenaufbringungs- und Wärmeschrumpfsystem liegt die Geschwindigkeit in einem Bereich von bis zu 600 Flaschen pro Minute. Beim Etikettieren der größeren Flaschen ist es von Bedeutung, daß diese auf eine Temperatur in einem Bereich von 38°C bis 60°C mit der Etikettiergeschwindigkeit vorerhitzt werden.

Der erfindungsgemäß ausgebildete Vorerhitzungsofen für Behälter besitzt einen allgemein horizontalen Förderer 10, der eine Lagerfläche 11 aufweist, die sich in Fig. 1 nach rechts bewegt. Der Förderer wird durch eine Reihe von darunter befindlichen Rahmenelementen 12 gestützt, die sich über die Länge des Ofens an den Seiten und rechtwinklig zum Förderer 10 an den Enden sowie in der Mitte erstrecken. Der Rahmen 12 wird durch eine Vielzahl von Beinen 13 gelagert, von denen nur ein Teil gezeigt ist. Über dem Rahmen 12 ist ein allgemein horizontaler Rechteckrahmen 15, der aus kanalförmigen Eisenteilen besteht, durch vertikale kanalförmige Eisenelemente 14 gelagert. Der Rahmen 15 umgibt und lagert einen Tunnel 16 in der Form eines umgekehrten U, der sich darüber erstreckt und aus Wärmeisolationsmaterial besteht. Wie man am besten der Fig. 3 entnehmen kann, besitzt der Tunnel, der in der Tat einen umgedrehten rechteckförmigen Kasten gleicht, eine äußere Blechabdeckung 17.

Der Tunnel 16 bildet einen länglichen Kanal, der sich in Fig. 1 von rechts aus erstreckt. Ein Gasbrenner 18 erstreckt sich durch die rechte Wand. Ein Gebläse 19 ist am Brenner montiert. Brenner und Gebläse dienen dazu, eine Gasflamme vorzusehen, die sich in den Kanal des Tunnels erstreckt.

Etwa in der Mitte der Tunnellänge und in dessen Mittelpunkt befindet sich ein Zentrifugalgebläse 20. Dieses Gebläse 20 besitzt eine horizontale Welle 21, die sich durch seinen Mittelpunkt erstreckt. Die Welle wird von einem Elektromotor 22 angetrieben, der am oberen Ende des Ofens montiert ist. Eine Haube 23 deckt die Antriebsriemenscheiben und Riemen ab, die zum Antreiben des Gebläses 20 verwendet werden. Luft und erhitzte Gase dringen von den Seiten in das Gebläse 20 ein und werden durch den Gebläseauslaß 24 abgegeben. Unterhalb des Gebläses befindet sich eine Rückführluftkammer 25, die sich über die Gesamtlänge des Ofens erstreckt. Die Luftkammer 25 weist an ihrem oberen Ende benachbart zum rechten Ende des Ofens eine Öffnung 26 a auf, durch die Rückführluft in den Tunnel 16 vor dem Gebläse 20 eindringt. Im Boden ist die Luftkammer 25 mit einer Vielzahl von Öffnungen 26 versehen. Diese Öffnungen 26 sind als halbkreisförmige Ausschnitte in der Wand ausgebildet, die nach oben gebogen sind. Der Bereich über dem Förderer und den Flaschen stellt die Quelle für die Rückführluft dar. Des weiteren dringt etwas Luft von den offenen Enden in den Ofen ein.

Die erhitzte Luft, die das Gebläse 20 verläßt, trifft auf eine Scharnierplatte 27, die als Schieber wirkt. Wenn sich die Platte 27 in ihrer Normalstellung befindet, wenn das System arbeitet, verlassen 90% der erhitzten Luft den Gebläseauslaß 24 und treffen auf den Boden der Platte, wobei sie nach unten und gegen beide Seiten des Tunnels 16 abgelenkt werden. Ein Paar von Platten 28 und 29, die eine Ablenkeinrichtung in der Form eines umgedrehten V bilden, dient dazu, die erhitzte Luft nach unten in die offenen Enden von Verteilerkanälen 30 und 31 zu richten, welche sich entlang einer jeden Seite der Luftkammer 25 erstrecken. Wie man am besten den Fig. 3 und 4 entnehmen kann, dringt die erhitzte Luft, die an jeder Seite nach unten abgelenkt wird, in die Kanäle 30 und 31 ein und strömt durch diese sowie in vertikale Kanäle 32 und 33, die auf gegenüberliegenden Seiten der Bewegungsbahn der Flaschen b durch den Ofen angeordnet sind. In der Praxis kann der Kanal 33, der sich in Fig. 3 an der rechten Seite befindet, eine einzige Kammer sein, die sich über die Gesamtlänge des Ofens erstreckt. Dieser Kanal besitzt einen allgemein rechteckförmigen Querschnitt und ist an seiner linken unteren Ecke mit einer horizontal verlaufenden ersten Düse oder einem Auslaß 34 versehen, der so angeordnet ist, daß er sich im wesentlichen benachbart zum unteren Rand einer Flasche oder eines Behälters, der vom Förderer getragen wird, oder diesem gegenüber befindet. Diese Düse 34 richtet erhitzte Luft auf den unteren Rand des Behälters, um auf diese Weise diese untere oder kritische Randstelle des Behälters in wirksamer Weise vorzuerhitzen.

Über der Düse 34, jedoch in der Wand des den Flaschen gegenüberliegenden Kanals befindet sich eine zweite Düse 35. Diese Düse 35 ist auf der Höhe der Schulter des Behälters oder der Flasche angeordnet. Sie kann auf einer drehbaren Basis montiert sein, so daß ihre Richtung in bezug auf verschiedene Flaschenhöhen geändert werden kann. Mit einem Drehzapfen, der eine vertikale Winkelverstellung ermöglicht, kann der kritische Schulterbereich der Flasche direkt mit Heißluft beaufschlagt werden. Ein alternatives System, das eine Höhenverstellung der Düse 35 ermöglicht, ist durch den Austausch der Düse, die von der Mitte ihrer Montageplatte 36 her kommt, welche die Öffnung im Kanal 33 überlagert, durch eine Platte gekennzeichnet, bei der sich die Düse 35 am Boden oder oberen Ende befindet oder sogar winklig angeordnet ist und die Luft auf die Schulter richtet. Die Platte 36 kann in einem horizontalen Schlitten montiert und entfernt werden, indem man sie von einem Ende abzieht und durch seine andere Platte ersetzt.

Der Kanal 30 öffnet sich nach unten in den vertikalen Kanal 32, wie in Fig. 3 gezeigt. In der Praxis sind drei Kanäle 32 vorgesehen, die zusammen die Länge des Ofens überspannen. Die Kanäle 32 sind an ihrer unteren rechten Ecke mit einer Düse 37 zur Abgabe von Luft versehen, die auf der Höhe der Schulter der Flasche gegenüber der Düse 35 angeordnet ist. Der Kanal 32 kann durch einen Zugang durch die drei Sätze von Türen 38, die bei 39 an der Seite des Ofens angelenkt sind, in Sektionen ausgetauscht werden. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, sind die Türen 38 ziemlich dick und mit einer Isolation sowie mit einem Paar von Fenstern 40 versehen, über die die Funktionsweise des Ofens von außen beobachtet werden kann.

Solange wie Flaschen vom Ofen dem Etikettenaufbringungssystem zugeführt werden, befindet sich der Ofen in Betrieb, um die Behälter im Bereich der Schulter und des unteren Randes vorzuerhitzen.

Die Temperatur der erhitzten Luft, die auf die Flaschen auftrifft, kann 370°C betragen. Es ist daher wichtig, daß sich bei einer Unterbrechung des Stromes der Behälter durch den Ofen aus irgendeinem Grund die Flaschen nicht über eine ausgedehnte Zeitdauer in der erhitzten Atmosphäre absetze können. Wenn die Flaschen zu heiß und später den Schrumpfetiketten ausgesetzt werden, schrumpfen die Etiketten vorzeitig und erzeugen Falten im Etikett bzw. bewirken, daß das Etikett nicht vollständig um die Flaschen herumgewickelt wird.

Die Etikettiermaschine, die die vorerhitzten Gasflaschen empfängt, ist in der US-PS 46 71 843 beschrieben. Es versteht sich jedoch, daß die vorliegende Erfindung für einen Vorerhitzungsofen für jede beliebige Etikettiermaschine geeignet ist, mit der Schrumpfetiketten auf Glasbehälter aufgebracht werden können.

Es ist von Bedeutung, daß in der Praxis der Vorerhitzungsofen an das Steuersystem für die Etikettenaufbringungsmaschine angeschlossen ist, so daß bei einem Stoppen der Aufbringungsmaschine an den Vorerhitzungsofen ein Signal abgegeben wird. Dieses Signal ist ein Steuersignal zum Betätigen eines Strömungsmittelmotors 41, der am oberen Ende des Ofens montiert ist. Der Motor 41 ist ein Hubkolbenmotor, der eine Kolbenstange besitzt, welche an ein Seil 42 angeschlossen ist, das sich horizontal über eine Riemenschiebe 43 und dann nach unten durch eine Öffnung im oberen Ende des Ofens erstreckt und dessen unteres Ende mit der Platte 27 verbunden ist.

Wenn die Motorsteuerung das Signal erhält, daß die Etikettiermaschine gestoppt worden ist, was zu einem Stoppen der aus dem Vorerhitzungsofen heraustretenden Flaschen führt, läßt der Motor 41 die Scharnierplatte unter ihrem eigenen Gewicht in die strichpunktiert in Fig. 1 dargestellte abgesenkte Position fallen. Wenn die Platte heruntergefallen ist, wird die erhitzte Luft vom Gebläse 20 und vom Tunnel 16 nach oben in einen Abgasschacht 44 abgelenkt. Aufgrund des Herabfallens der Platte 27 saugt das Gebläse 20 weiter Luft aus der Luftkammer 25 durch die Öffnung 26. Diese Luft wird jedoch nicht erhitzt, da sie aus einem Bereich unmittelbar über den Flaschen stammt. Da keine heiße Luft gegen die Flaschen gerichtet wird, werden die Flaschen nicht überhitzt. Wenn das System jedoch wieder in Betrieb genommen wird, hebt der Luftzylinder 41 die Platte 27 an, und die Heißluft wird wieder aus den Düsen 34, 35 und 37 auf die Behälter gerichtet.

Während in der vorhergehenden Beschreibung erwähnt wurde, daß die Kanäle 32 durch andere Kanäle mit anderer Höhe ausgetauscht werden können, wird es als Alternativsystem vorgeschlagen, daß die Kanäle 32 aus zwei teleskopartigen vertikalen Abschnitten bestehen, von denen der Bodenabschnitt von der Bedienungsperson über einen Zugang durch die Türen vertikal verstellt werden kann.

Entlang der Seite des Förderers 10 an einer Stelle etwa in der Mitte der Höhe der Flaschenseitenwände befindet sich ein Paar von gegenüberliegenden Schienen 45 und 46. Diese Schienen sind in einem Abstand voneinander angeordnet, der 1¼ bis 1½mal so groß ist wie der Durchmesser der vorzuerhitzenden Flaschen, so daß die Flaschen auf eine einzige Reihe begrenzt werden. Die Flaschenbewegung erfolgt jedoch durch Kontakt der hinteren Flasche, die gegen die vor ihr befindliche Flasche gedrückt wird, wobei die vordere Flasche entweder durch die Schiene 45 oder durch die Schiene 46 begrenzt wird.

Es sind keine speziellen Vorkehrungen zum Rotierenlassen der Flaschen getroffen. Durch Versuche und Betrieb des Systems wurde jedoch festgestellt, daß dann, wenn sich die Flaschen bei ihrer Förderung durch den Ofen in einem Kontakt Flasche mit Flasche befinden und wenn der Förderer etwas schneller bewegt wird als die Flaschen, die den Ofen durchlaufen, die Reibung der Flaschen aneinander und gegen die voneinander beabstandeten Seitenschienen 45, 46 zu einer Präzession der Flaschen in einer Art "Zahnradeffekt" führt, wodurch die Flaschen gedreht und die Wärme dann in Umfangsrichtung der Flaschen aufgebracht wird, wenn diese den Ofen passieren. Um die Flaschen gegenüber thermischen Schocks durch Kontakt mit den Schienen zu schützen, können die Schienen 45, 46 mit einem wärmefesten Material, wie beispielsweise einer Applon-Isolierung, versehen sein, die unter der Bezeichnung DG 1160 PC von der Firma Applied Plastics Corp. aus Tuscumbia, Alabama, USA vertrieben wird. Dieses Material ist ebenfalls verschleißfest.

Der Ofen besteht in der Praxis aus drei 1,20 m langen Sektionen. Dies ist in Fig. 1 gezeigt, wobei diese Seitenansicht 3 angelenkte Zugangstüren 38 darstellt, die sich entlang der einen Seite des Ofens erstrecken. Es versteht sich, daß diese Sektion einstückig ausgebildet sein kann. Es ist jedoch etwas einfacher, kleinere Sektionen zu handhaben, wenn das System zusammengebaut wird und die erforderlichen Verstellungen in bezug auf die Höhe der Luftdüsen, die gegen die Flaschen auf dem Förderer gerichtet werden, durchgeführt werden.

Die Temperatur der erhitzten Luft kann um 370°C liegen. Sie kann sich jedoch generell in einem Bereich von 147°C bis 425°C befinden, je nach der Form der Flaschen und dem Schrumpfmaß, das am unteren Rand und der Schulter der Flasche gefordert wird.

Claims (7)

1. Vorerhitzungsofen zum Erhitzen von Glasbehältern an ausgewählten vertikalen Bereichen vor der Aufbringung eines aufrollbaren wärmeschrumpffähigen Etiketts auf die Behälter, gekennzeichnet durch einen linearen, sich horizontal bewegenden Förderer (10) der sich über die Länge des Ofens erstreckt, ein Paar von gegenüberliegenden stationären Seitenschienen (45, 46), die sich über die Länge des Behälters erstrecken und in einem Abstand voneinander angeordnet sind, der größer ist als ein einziger Behälterdurchmesser, jedoch nicht größer als 1,5 Behälterdurchmesser, eine Qelle erhitzter Luft, die eine Temperatur von 147°C bis 425°C besitzt und sich über dem Förderer (10) befindet, Kanaleinrichtungen (30, 31, 32, 33), die sich von der Quelle entlang mindestens einer Seite der Behälter auf dem Förderer (10) erstrecken, und Düseneinrichtungen (35), die am unteren Rand der Kanaleinrichtungen gelagert sind und erhitzte Luft gegen die Schultern der Behälter richten, um die Behälter auf 38°C bis 650°C zu erhitzen, wobei die Behälter während ihrer Linearbewegung durch den Ofen miteinander und mit den Seitenschienen (45, 46) in Eingriff stehen, so daß sie um ihre Vertikalachsen gedreht und um ihren Umfang herum erhitzt werden.

2. Vorerhitzungsofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenschienen (45, 46) in einem Abstand von den vorerhitzten Behältern angeordnet sind, der dem 1,25 bis 1,5fachen Durchmesser der Behälter entspricht.

3. Vorerhitzungsofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der erhitzten Luft auf 370°C gehalten wird.

4. Vorerhitzungsofen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine (32, 33) der Kanaleinrichtungen relativ zum Förderer (10) vertikal verstellbar ist, um eine Aufnahme von Behältern mit unterschiedlichen Schulterhöhen zu ermöglichen.

5. Vorerhitzungsofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß er des weiteren einen zweiten Kanal (33) aufweist, der auf der dem mindestens einen Kanal (30, 31) gegenüberliegenden Seite der Behälter angeordnet ist und eine Düse (34) an seinem unteren Ende aufweist, die auf den unteren Rand der Behälter auf dem Förderer gerichtet ist.

6. Vorerhitzungsofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß er eine zweite Düse (35) besitzt, die sich von dem zweiten vertikalen Kanal (33) aus erstreckt und so am Kanal montiert ist, daß sie eine vertikale Drehbewegung um eine Horizontalachse ausführen kann, wobei diese zweite Düse auf die Schulter der Behälter gerichtet ist.

7. Vorerhitzungsofen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er des weiteren Einrichtungen zum Überwachen der Bewegung der Behälter durch den Ofen und mit den Überwachungseinrichtungen verbundene Einrichtungen (27) aufweist, die die Heißluft in einen Abgasschacht (44) ablenken, wenn die Überwachungseinrichtungen ein Stoppen der Bewegung der Behälter durch den Ofen erfassen.