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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine leicht zu öffnende
Verpackung, in der eine Ware oder ein Produkt zwischen zwei Bahnen
oder Schichten aus thermoplastischem Material eingeschlossen ist.
Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur Herstellung einer solchen leicht zu öffnenden
Verpackung.
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Verpackungen,
in denen eine Ware, beispielsweise ein Nahrungsmittelprodukt oder Ähnliches,
zwischen zwei Bahnen (oder Schichten) aus thermoplastischem Material
eingeschlossen ist, sind gut bekannt. Im Allgemeinen ist das so
verpackte Nahrungsmittelprodukt dicht gesiegelt, um es so gegen übermäßige Beanspruchung
und oder äußere Verunreinigung
während
der Lagerung, des Versands und der Auslage zu schützen.
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Gegenwärtig wird
eine umfangreiche Vielzahl von Produkten, insbesondere Nahrungsmittelprodukten,
in visuell attraktiven Verpackungen angeboten, die aus zwei übereinanderliegenden
Bahnen aus thermoplastischem Kunststoff, einer unteren oder Bodenbahn
und einer oberen oder Abdeckungsbahn, hergestellt sind. Im Allgemeinen
ist die obere Bahn durchsichtig, während die untere Bahn passend
gefärbt
und geformt ist und als ein Träger
für das
verpackte Produkt dient. Die Verpackung wird nach verschiedenen
Verfahren hergestellt, darunter nach einem der bekanntesten Verfahren,
dem Vakuumskinverpackungsverfahren.
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Bei
diesem Verfahren hat die untere, tragende Bahn vorzugsweise eine
schalenförmige
Konfiguration, die ein Aufnahmegefäß für die zu verpackende Ware bildet
und eine Öffnung
und einen am Umfang der Öffnung
ausgebildeten Rand aufweist. Die schalenförmige Konfiguration wird im
Allgemeinen durch einen Wärmeverformungsschritt
entweder innerhalb oder außerhalb
des Schritts, erhalten.
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Die
obere Bahn wird im Allgemeinen in einen konkaven Formhohlraum gezogen,
der in einer vertikal bewegbaren, erwärmten Formplatte ausgebildet ist,
so dass sie erwärmt
wird, während
sie durch Ansaugen in Berührung
mit der erwärmten
Wand und den erwärmten
Wänden
des Hohlraums gehalten wird. Darauf zieht die Unterdruckbildung
in der Vakuumverpackungskammer und das Beenden der auf die Hohlraumwände der
Formplatte ausgeübten
Ansaugung die untere Bahn nach unten in Berührung mit den Konturen des
Produktes und mit der unteren Bahn. Die obere Bahn bildet somit
eine dichte Haut ganz um das Produkt herum, haftet infolge des unterschiedlichen
Luftdrucks an der unteren Bahn und siegelt somit überall dort,
wo die beiden Bahnen sich einander berühren.
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In
Abhängigkeit
von den für
die obere Bahn verwendeten Temperaturen und Materialien, kann ein
Wärmesiegelrahmen
für das
weitere Siegeln der oberen Bahn an den Umfangsrand der unteren Bahn verwendet
werden.
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Bei
diesen Verpackungen sollte die Forderung nach ausreichend standfesten
Siegeln zum Aufrechterhalten der Unversehrtheit der Verpackung bei Durchlaufen
der Verteilungskanäle
und bei der Lagerung mit der Forderung nach leicht zu öffnenden
Wärmesiegeln
abgewogen werden, um es dem Endnutzer zu erlauben, die Verpackung
durch Ausüben
gewöhnlicher
Handkraft zu öffnen.
Mit anderen Worten, es besteht die Notwendigkeit, eine vollkommen
gesiegelte Verpackung bereitzustellen, wobei ein Paket zur Verfügung zu
stellen ist, das durch den Endverbraucher ohne Verwendung von Messern,
Scheren oder irgendeinem anderen gefährlichen Schneidwerkzeug leicht
von Hand geöffnet
werden kann.
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Es
sind mehrere Verfahren, die die korrekte Auswahl und Kombination
von Materialien beinhalten, entwickelt worden, um den gewünschten
Kompromiss zu erreichen.
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Diese
Verfahren basieren im Wesentlichen entweder auf dem Konzept, eine
leicht ablösbare
Siegelschicht zwischen der oberen Bahn und der unteren Bahn vorzusehen,
so dass nach Ausüben
einer normalen Kraft sich die beiden Bahnen voneinander trennen,
oder auf dem Konzept, dass die Siegelschicht oder eine der Schichten
benachbart zu der Siegelschicht aus nicht kompatiblen Materialien
hergestellt ist, so dass das Öffnen
der Verpackung durch Aufheben der erforderlichen Kohäsionskraft
in der Schicht nach dem Ausüben
einer Abreißkraft
von der Außenseite
erreicht wird, wobei das Zerreißen
der Siegelschicht erfolgt, wenn die Schicht aus nicht kompatiblem
Material nicht die Siegelschicht ist, oder noch anders, auf dem
Konzept, dass eine der Schichten, die der Siegelschicht benachbart
ist, leicht davon ablösbar
ist, so dass das Öffnen
der Verpackung nach dem Ausüben
einer gewöhnlichen
Kraft durch Ablösen
der benachbarten Schichten und Zerreißen der Siegelschicht erreicht
wird.
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Für die Zwecke
der vorliegenden Erfindung ist der Ausdruck „leicht zu öffnende
Verpackung" dazu
bestimmt, sich auf eine Verpackung, und spezifisch auf wärmegesiegelte
und haftende Gebiete der Verpackung, zu beziehen, die wegen der
geeigneten Auswahl der Zusammensetzung der oberen und der unteren
Bahn und insbesondere der Zusammensetzung der Siegelschichten und
der dazu benachbarten Schichten leicht zu öffnen sind.
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In
jedem Fall ist es erforderlich, dass unabhängig von den erdachten Mechanismen
zum leichten Öffnen,
das Öffnen
der Verpackungen durch ein geeignetes Mittel zum trennenden Auseinander ziehen
der oberen und der unteren Bahn noch erleichtert werden muss, nämlich durch
eine Einrichtung für den
Endnutzer zum Beginnen des Trennens der beiden thermoplastischen
Folien voneinander.
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GB-B-1,360,808 offenbart
eine Verpackung, die aus übereinanderliegenden
gesiegelten Bahnen aus thermoplastischem Material gebildet ist,
wobei eine Ecke der Verpackung durch einen Papiereinsatz zwischen
den Bahnen, um lokalisiertes Siegeln zu verhindern, dazu gebracht
wird, dass sie leicht zu öffnen
ist. Wenn auch die Lösung
gemäß
GB-B-1,360,808 das
Hauptziel, die Bereitstellung einer Einrichtung zum Beginnen des
Trennens der oberen Bahn von der unteren Bahn erreicht, hat sie mehrere
Nachteile. Die Papierecke muss an eine der Schichten geklebt werden.
Die Verwendung von Klebstoff zusammen mit Nahrungsmittelprodukten
ist höchst
unerwünscht,
da die Nahrungsmittel dadurch verunreinigt werden könnten. Eine
spezielle Vorrichtung sollte für
das Aufbringen des Klebstoffs und der Papierstücke vorgesehen werden. Eine
Zuführung sowohl
von Klebstoff als auch von Papierstücken sollte vorgesehen sein
und eine Bedienungsperson sollte den Zustand der Zuführungen überwachen,
damit immer Klebstoff und Papierecken zur Verfügung stehen. Die Spezialvorrichtung
zum Kleben des Papiers an die Schicht sollte präzise gesteuert sein, um zu
vermeiden, dass überschüssiger Klebstoff
aus dem korrekten Bereich heraus gelangt und die obere Schicht und
die untere Schicht zusammenklebt. Die Spezialvorrichtung ist im
Fall, dass eine andere Konfiguration der unteren Schicht vorgesehen
ist, schwierig zu modifizieren. Das Paket ist kaum wiederverwertungsfähig, da
sich das Papier in Bezug auf die obere und die untere Schicht unterscheidet. Schließlich sind
die Kosten des Klebstoffs und des Papiers nicht vernachlässigbar.
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GB-B-1,510,115 offenbart
weiterhin eine Verpackung, die aus übereinanderliegenden gesiegelten Bahnen
aus thermoplastischem Material gebildet ist und bei der eine Ecke
durch einen Farbfleck, der verhindern soll, dass die beiden Bahnen
aneinander haften, dazu gebracht wird, dass sie leicht zu öffnen ist. Auch
die Anordnung gemäß
GB-B-1,510,115 funktioniert,
weist jedoch einige Nachteile auf. Die Verwendung von Farbe zusammen
mit Nahrungsmittelprodukten ist in hohem Maße unerwünscht, da die Nahrungsmittel
dadurch verunreinigt werden könnten. Weiterhin
könnten
die Nahrungsmittel durch die Farbe eingefärbt werden und das könnte dazu
führen, dass
sie nicht zu vermarkten sind. Es sollte eine spezielle Vorrichtung
für das
Aufbringen der Farbe vorgesehen sein. Eine Zuführung von Farbe sollte vorgesehen
sein und eine Bedienungsperson sollte die Zuführung überwachen, damit immer genug
Farbe zur Verfügung
steht. Die Spezialvorrichtung zum Aufbringen der Farbe sollte präzise gesteuert
sein, um zu vermeiden, dass überschüssige Farbe
aus dem korrekten Bereich heraus gelangt. Die Spezialvorrichtung
ist im Fall, dass eine andere Konfiguration der unteren Schicht
vorgesehen ist, schwierig zu modifizieren.
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CA-B-1,164,260 beschreibt
eine Verpackung, bei der eine Ecke der unteren Bahn durch eine Stempeleinrichtung
nach unten gebogen ist, so dass die obere Bahn während des Siegelschritts keine
Haftfläche
hat. Wenn auch diese Anordnung einige der vorher angeführten Schwierigkeiten überwindet,
weist sie doch noch einige Nachteile auf. Tatsächlich benötigt die Vorrichtung ein zumindest
partielles Schneidwerkzeug. Ein solches Werkzeug sollte sehr scharf
sein, da es ansonsten keinen perfekten Schnitt ausführen kann.
Das würde
zu einer Ecke führen,
die nicht perfekt gebogen ist und somit unerwünscht an der oberen Fläche haften
würde.
Die Vorrichtung ist im Fall, dass eine andere Konfiguration der
unteren Schicht vorgesehen ist, ebenfalls schwierig zu modifizieren.
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Vakuumskinverpackungsmaschinen,
die ein Vorschneiden einer Ecke der unteren Bahn, die dann mit der
oberen Bahn zum Haften gebracht wird, vorsehen, sind im Handel erhältlich.
Um das Öffnen
der Verpackung zu beginnen, muss die vorgeschnittene Ecke zuerst von
dem Rest der unteren Bahn getrennt werden, indem sie entlang dem
Vorschnitt nach oben und/oder nach unten gebogen wird. Im Fall der
vorgeschnittenen Ecke kann diese nicht immer leicht von dem Rest
der Schale getrennt werden und manchmal kann sie beim Biegen nach
unten die obere Bahn zerreißen,
ohne dass sie sich vorher von dieser ablösen kann.
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Schließlich beschreibt
EP 0 748 746 eine leicht
zu öffnende
Verpackung, bei der der Endnutzer leicht erkennen kann, wo das Trennen
der Verpackungsbahnen zu beginnen hat, und bei der das Ergreifen
der Bahn zum Abreißen
und das Öffnen
der Verpackung leichter ist, als bei anderen bekannten oder im Handel
erhältlichen
Einrichtungen. In
EP 0 748 746 weist
die untere thermoplastische Bahn wenigstens eine Ausnehmung an einer
Randzone des Umfangsrandes auf, die in der oberen Bahn einen nichthaftenden
Bereich zur Verfügung
stellt, der mit dem Finger ergriffen werden kann, um mit dem Öffnen der
Verpackung zu beginnen. Auch wenn diese Anordnung ziemlich effektiv
ist, weist sie noch einige Nachteile auf. Tatsächlich benötigt die Vorrichtung ein Schneidwerkzeug.
Ein solches Werkzeug sollte sehr scharf sein, da es ansonsten keinen
perfekten Schnitt ausführt.
Somit benötigt
die Vorrichtung eine häufige
Wartung und die Schneidwerkzeuge müssen oft ersetzt werden, da
sonst der Schnitt nicht korrekt ausgeführt wird. Die Vorrichtung ist
im Fall, dass eine andere Konfiguration der unteren Schicht vorgesehen
ist, ebenfalls schwierig zu modifizieren.
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Der
Anmelder stellte in einem Versuch, die vorher angeführten Probleme
zu lösen,
eine Vorrichtung zur Verfügung,
in der ein entfernbares Materialstück zwischen der oberen Bahn
und der Siegelhaube der Siegelstation angeordnet war. Der Zweck
einer solchen Zwischenlage war, die Temperatur in einem bestimmten
Gebiet zu verringern und somit das Siegeln in einem solchen bestimmten
Gebiet zu verhindern. Leider sind die erhaltenen Ergebnisse aus zwei
Hauptgründen
nicht ermutigend gewesen. Einer seits war ein entfernbares Stück mit geringer
Dicke für
das Verringern der Siegeltemperatur unwirksam. Andererseits beeinflusste
eine große
Dicke des entfernbaren Stücks
die Dichtungseigenschaften und den entsprechenden Unterdruck in
der Siegelkammer negativ. Das führte
zu einer nicht perfekten Siegelung.
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Angesichts
der vorher angeführten
Nachteile ist die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung das Bereitstellen
einer nach dem Vakuumskinverpackungsverfahren hergestellten leicht
zu öffnenden Verpackung,
die mit einer effektiven und zuverlässigen Einrichtung zum Beginnen
des Trennens der oberen und der unteren Bahn versehen ist und das Bereitstellen
einer Vakuumskinverpackungsvorrichtung und eines Verfahrens zum
Herstellen einer solchen leicht zu öffnenden Verpackung.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen
einer Vorrichtung und eines Verfahrens zur Herstellung einer leicht
zu öffnenden Verpackung,
bei der die Einrichtung zum Beginnen des Trennens der oberen und
der unteren Bahn nicht durch die Verwendung von Klebstoff erhalten
wird.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen
einer Vorrichtung und eines Verfahrens zur Herstellung einer leicht
zu öffnenden Verpackung,
bei der die Einrichtung zum Beginnen des Trennens der oberen und
der unteren Bahn nicht durch die Verwendung von Papierstücken oder Ähnlichem,
die entweder an der oberen oder an der unteren Bahn festgeklebt
sind, erhalten wird.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen
einer Vorrichtung und eines Verfahrens zur Herstellung einer leicht
zu öffnenden Verpackung,
bei der die Einrichtung zum Beginnen des Trennens der oberen und
der unteren Bahn nicht durch die Verwendung von Farbe oder Ähnlichem
erhalten wird.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen
einer Vorrichtung und eines Verfahrens zur Herstellung einer leicht
zu öffnenden Verpackung,
bei der die Einrichtung zum Beginnen des Trennens der oberen und
der unteren Bahn nicht mittels eines Schneidwerkzeugs oder Ähnlichem
erhalten wird.
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Diese
und weitere Aufgaben werden durch eine Herstellungsvorrichtung und
ein Herstellungsverfahren gemäß den Ansprüchen 1 bzw.
12 gelöst. Weitere
vorteilhafte Merkmale der vorliegenden Erfindung sind in den jeweiligen
abhängigen
Ansprüchen
angeführt.
Alle Ansprüche
sollten als integrierter Bestandteil der vorliegenden Beschreibung
betrachtet werden.
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Die
Grundidee der vorliegenden Erfindung ist das Verhindern des Siegelns
der oberen und unteren Bahnen in einem vorbestimmten Siegelungsgebiet
durch Einsetzen eines entfernbaren Werkzeugs zwischen den oberen
und unteren Bahnen und das Entfernen des Werkzeugs, nachdem die
Siegelung ausgeführt
worden ist.
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Gemäß einem
ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung
zur Herstellung, durch ein Vakuumskinverpackungsverfahren, einer leicht
zu öffnenden
Verpackung zur Verfügung,
die mit einer Einrichtung zum Beginnen ihrer Öffnung versehen ist, wobei
die Vorrichtung eine Siegelstation aufweist, wobei eine obere Bahn
an eine untere Bahn in einem ersten Gebiet ganz um ein Produkt herum,
das auf die untere Bahn gelegt ist, gesiegelt wird, indem in einer
im Wesentlichen geschlossenen Kammer Wärme und Unterdruck angewendet
werden, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin eine lokal siegelhindernde
Einheit mit wenigstens einem entfernbaren, lokal siegelhindernden
Werkzeug aufweist, um das Siegeln zwischen der oberen und unteren
Bahn in wenigstens einem zweiten Bereich zu verhindern.
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Vorzugsweise
weist die lokal siegelhindernde Einheit weiter eine Einrichtung
zum Bewegen des wenigstens einen entfernbaren, lokal siegelhindernden
Werkzeugs in eine Arbeitsposition in Zusammenwirkung mit der Siegelstation
und zurück
in eine Position, in der es nicht mit der Siegelstation zusammenwirkt,
auf.
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Vorzugsweise
ist das lokal siegelhindernde Werkzeug, wenigstens teilweise, aus
einem Material hergestellt, das aus einer der Gruppe ausgewählt ist, die
aus Fluorkohlenstoffharzen einschließlich Polytetrafluorethylen
(PTFE), Fluorethylenpolymeren (FEP) und Mischpolymeren davon, und
am bevorzugtesten aus PTFE besteht.
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Vorzugsweise
weist die lokal siegelhindernde Einheit eine Kühleinheit zum Kühlen des
wenigstens einen lokal siegelhindernden Werkzeugs auf.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt davon stellt die vorliegende Erfindung ein Vakuumskinverpackungsverfahren
zum Herstellen einer leicht zu öffnenden
Verpackung bereit, die mit einer Einrichtung zum Beginnen ihrer Öffnung versehen
ist, wobei das Verfahren den Schritt aufweist, eine obere Bahn in
einem ersten Gebiet ganz um ein Produkt herum, das auf die untere
Bahn gelegt ist, zu siegeln, wobei der Siegelschritt den Schritt
umfasst, Wärme
und Unterdruck in einer im Wesentlichen geschlossenen Kammer anzuwenden,
dadurch gekennzeichnet, dass die Siegelung zwischen der oberen und
unteren Bahn in wenigstens einem zweiten Gebiet verhindert wird,
indem wenigstens ein entfernbares, lokal siegelhinderndes Werkzeug
zwischen die obere und die untere Bahn in dem zweiten Gebiet positioniert
wird.
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Die
vorliegende Erfindung wird nach dem Lesen ihrer nachfolgenden Beschreibung,
die lediglich als ein Beispiel angeführt ist und nicht einschränkend wirkt,
vollständig
verständlich
und sie ist in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen zu betrachten,
die zeigen in
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1 schematisch
eine dem Stand der Technik entsprechende Vorrichtung zur Herstellung einer
leicht zu öffnenden
Verpackung, wobei eine Ecke eingeschnitten ist;
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2 schematisch
eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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3 schematisch
die siegelhindernde Einheit der Herstellungsvorrichtung der vorliegenden
Erfindung;
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4 schematisch
eine perspektivische Ansicht der siegelhindernden Einheit der Herstellungsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung;
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5 eine
Ansicht der siegelhindernden Einheit der Herstellungsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung von oben;
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6a bis 6l in
Ansicht von oben und in Querschnittsansicht einige Ausführungen
der lokal siegelhindernden Werkzeuge gemäß der Erfindung.
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In
der gesamten nachfolgenden Beschreibung werden für die Kennzeichnung gleicher
oder funktional äquivalenter
Teile gleiche Bezugszahlen verwendet.
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Zuerst
auf 1 Bezug nehmend, ist dort eine dem Stand der Technik
entsprechende Vorrichtung 1 zur Herstellung einer leicht
zu öffnenden
Verpackung dargestellt. Die Arbeitsrichtung ist durch den Pfeil
X dargestellt und verläuft
von rechts nach links. Die Vorrichtung 1 umfasst: eine
erste Rolle 3 für die
untere Bahn (oder untere Schicht) 4, eine erste Laufrollenanordnung 5 zum
Abwickeln der unteren Bahn 4, eine in der Prozesslinie
angeordnete Wärmeformstation 6,
in der die untere Bahn schalenförmig
ist, einen Eckenschneideinrichtungsabschnitt 10, einen
(Nahrungsmittel)-Produktanordnungsbereich 11, in dem die
Produkte P auf der schalenförmigen Bahn
platziert werden, eine zweite Rolle 12 für die obere
Bahn 13, eine zweite Laufrollenanordnung 14 für das Abwickeln
der oberen Bahn 13, eine Siegelstation 15, eine
Querschneideinheit 20 und eine Längsschneideinheit 21.
Abschließend
wird eine fertiggestellte Verpackung 2 erhalten. Ein Hauptrahmen 22 trägt die vorher
angeführten
Komponenten.
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Normalerweise
umfasst die in der Prozesslinie angeordnete Wärmeformstation 6 eine
Heizplatte 7, eine untere Formplatte 8 und einen
oberen Formaufsatz 9.
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Normalerweise
weist der Eckenschneidabschnitt 10 wenigstens ein Schneidwerkzeug
zum Ausführen
präziser
kurzer Schrägschnitte
an der schalenförmigen
unteren Schicht auf.
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Normalerweise
umfasst die Siegelstation 15 eine obere Siegelhaube 16 und
eine untere Form 17 mit einer Formplatte (und möglicherweise
mit nicht dargestellten Platten zum Verändern der Formtiefe). Eine
Dichtung 18 ist am Rand von entweder einer oder beiden
der oberen Siegelhaube und unteren Form angebracht. Sowohl die obere
Siegelhaube als auch die untere Form sind mit Schlitzen (nicht dargestellt)
zum Erzeugen von Unterdruck und zum Entlüften, wenn die obere Haube
und die untere Form geschlossen sind, versehen.
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Die
Arbeitsweise der Siegelstation ist folgende. Vor dem Schließen der
oberen Haube und der unteren Form werden eine oder mehrere Schalen
der unteren Bahn mit Produkten darauf eingeführt. Eine Länge der oberen Bahn, möglicherweise
durch eine Vorwärmplatte 19 vorgewärmt, wird
ebenfalls durch die obere Haube eingezogen. Wenn die obere Haube und
die untere Form geschlossen sind, zieht der Unterdruck von oben
die Bahn in die Haube, während der
Unterdruck von unten die Schale (die Schalen) in eine Form zieht.
Die obere Bahn wird bis zu einer bestimmten Temperatur (zum Beispiel
etwa 200°C)
in der Haube erwärmt
und die Luft in der Verpackung strömt durch die Schlitze aus.
Wenn der Unterdruck von oben aufgehoben wird, bewirkt eine leichte
Entlüftung
von oben, dass die obere Bahn sich von der Haube ablöst. Durch
die vollständige
Entlüftung
von oben wird die obere Bahn ganz um das Produkt herum mit der Schale
(den Schalen) gesiegelt und die Schale (die Schalen) werden in der
gekühlten
Form stabilisiert. Die untere Form wird ebenfalls entlüftet und
die Siegelstation wird geöffnet,
um die gesiegelten Verpackungen zu den Quer- und Längsschneideinrichtungen
zu bewegen, so dass sie die Siegelstation verlassen, die nun zum
Siegeln eines neuen Satzes von Schalen bereit ist.
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Die
Längsschneidstation 21 ist
vorgesehen, da im Allgemeinen mehr als eine Schale in einer Länge der
unteren Bahn gebildet ist. Mit anderen Worten, wenn die schalenförmige untere
Bahn von oben gesehen wird, sind mehrere Streifen von Schalen zu
sehen.
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2 zeigt
schematisch eine Ausführung der
Herstellungsvorrichtung 101 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Vorrichtung 101 ähnelt
der dem Stand der Technik entsprechenden Vorrichtung und umfasst:
eine erste Rolle 103 für
die untere Bahn (oder untere Schicht) 104, eine erste Laufrollenanordnung 105 zum
Abwickeln der unteren Bahn 104, eine Formstation 106,
in der die untere Bahn 104 schalenförmig ist, einen (Nahrungsmittel)-Produktanordnungsbereich 111,
in dem die Produkte P auf der schalenförmigen Bahn platziert werden,
eine zweite Rolle 112 für
die obere Bahn 113, eine zweite Laufrollenanordnung 114 für das Abwickeln
der oberen Bahn 113, eine Siegelstation 115, eine
Querschneideinheit 120 und eine Längsschneideinheit 121.
Abschließend
wird eine fertiggestellte Verpackung 102 erhalten. Somit
weist die Vorrichtung 101 keine Eckenschneidstation auf.
Weiterhin ist am Eingang der Siegelstation 115 eine lokal
siegelhindernde Einheit 130 vorgesehen.
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Möglicherweise
ist die Arbeitsweise der Formstation 106 die gleiche, wie
die der Formstation 6. Weiterhin gleichen sich auch die
Arbeitsweisen der Siegelstation 115 und der Station 15,
mit Ausnahme des Zusammenwirkens mit der lokal siegelhindernden
Einheit 130, wie es nachfolgend erläutert wird.
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Die
Siegelstation 115 ist so ausgelegt, dass die obere Bahn 113 in
einem ersten Gebiet A und um das ganze Produkt P herum an der unteren
Bahn 104 gesiegelt wird (und daran haftet). Das Zwischenschalten
eines entfernbaren, lokal siegelhindernden Werkzeugs 150 erzeugt
ein zweites Gebiet B, in dem die obere und die untere Bahn nicht
aneinander haften.
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Bezug
auf 4 nehmend umfasst in einer bevorzugten Ausführung die
lokal siegelhindernde Einheit 130 gemäß der vorliegenden Erfindung
ein Fundament 131, einen Arm 132, eine oder mehrere Verlängerungen 133,
die mit dem Arm 132 an einer ihrer Enden und mit den entsprechenden
lokal siegelhindernden Werkzeugen 150 an den anderen Enden verbunden
sind. Möglicherweise
ist das Fundament mit dem Hauptrahmen 122 der Vorrichtung 101 in
einer erhöhten
Position verbunden, so dass sich die Schalen (die mit den Produkten
P belegt sind) frei in Arbeitsrichtung X bewegen können. Es
sollte bemerkt werden, dass in 4 und 5 die
Form der Schalen und die in sie geladenen Produkte in der letzten
Reihe nicht dargestellt ist, um das System und seine Arbeitsweise
besser darzustellen.
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In
der bevorzugten Ausführung
davon ist der Arm mit dem Fundament 131 durch ein pneumatisches
oder hydraulisches Betätigungselement
oder durch mehrere dieser Elemente 134 verbunden, die einen
Hub (siehe Pfeil Z) zum Bewegen der Verlängerungen 133 und
der entsprechenden lokal siegelhindernden Werkzeuge 150 sowohl
in Arbeitsrichtung X als auch in entgegengesetzter Richtung dazu ausführen.
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Wie
in 4 und 5 dargestellt, weist der Arm 132 eine
Stange 135 mit einem Schlitz 136 auf, die sich
im Wesentlichen quer zu der Arbeitsrichtung X erstreckt. Jede der
Verlängerungen 133 ist
mit dem Arm 132 durch eine Schraube-Mutter-Anordnung 137 verbunden,
wobei die Schraube in den Schlitz 136 eingesetzt ist. Auf
diese Weise kann vorteilhaft die Verlängerungsanordnung leicht durch
Lösen der Schraube-Mutter-Anordnung 137,
Verschieben der Verlängerungen 133 in
die korrekte Position und erneutes Festziehen der Schraube-Mutter-Anordnung 137 verändert werden.
Dieses Merkmal ist in hohem Maße
vorteilhaft, da im Allgemeinen in einer Länge der unteren Bahn mehr als
eine Schale ausgebildet ist. Bezug auf 4 und 5 nehmend
sind zum Beispiel drei Streifen von einander parallelen Verpackungen
dargestellt. Es sollte klar sein, dass die vorliegende Erfindung
gleichermaßen
jede Anzahl (weniger oder mehr) von Streifen einander paralleler
Verpackungen verwenden kann.
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Somit
kann eine Fachperson erkennen, dass bei Bereitstellen einer Herstellungsvorrichtung,
zum Beispiel, vier Streifen von Schalen (nämlich vier kleinere Schalen
in der gleichen Breite der unteren Bahn) durch passendes Bewegen
der drei vorhandenen Verlängerungen
und durch Hinzufügen
einer weiteren Verlängerung
an einer geeigneten Position leicht ausgeführt sein können. Analog können bei
Bereitstellen einer Herstellungsvorrichtung zwei Streifen von Schalen
(nämlich
zwei größere Schalen
in der gleichen Breite der unteren Bahn) durch Entfernen einer der
drei vorhandenen Verlängerungen
und passendes Bewegen der restlichen beiden Verlängerungen in geeignete Positionen
leicht ausgeführt
werden.
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Vorteilhafterweise
umfasst, um leicht und schnell die korrekten Positionen der Verlängerungen zu
bestimmen, die mit Schlitzen versehene Stange 135 Positionsanzeigen,
möglicherweise
eine Skaleneinteilung in wenigstens einer Maßeinheit.
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Jede
Verlängerung 133 trägt an ihrem
unteren Ende ein lokal siegelhinderndes Werkzeug 150. Das
lokal siegelhindernde Werkzeug 150 weist ein ziemlich dünnes, längliches
Plattenteil 151 auf.
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Gemäß einer
ersten bevorzugten Ausführung
(siehe 6a und 6f) weist
das lokal siegelhindernde Werkzeug 150 eine im Wesentlichen rechteckige
Form auf.
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Gemäß einer
zweiten bevorzugten Ausführung
(siehe 6b und 6f) weist
das lokal siegelhindernde Werkzeug 150 eine im Wesentlichen rechteckige
Form mit einer Halbpfeilform an einem Ende (an dem freien Ende 152,
das dem Ende gegenüberliegt,
das mit der entsprechenden Verlängerung
verbunden ist) auf.
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Gemäß einer
dritten bevorzugten Ausführung
(siehe 6d und 6f) weist
das lokal siegelhindernde Werkzeug 150 eine im Wesentlichen rechteckige
Form mit einem freien Ende 152, das über ein Viertel des Umfangs
gekrümmt
ist, auf.
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Gemäß einer
vierten bevorzugten Ausführung
(siehe 6c und 6f) weist
das lokal siegelhindernde Werkzeug eine im Wesentlichen rechteckige
Form mit einer vollständigen
Pfeilform an dem freien Ende 152 auf. Einerseits ermöglicht ein
so geformtes Werkzeug eine Verringerung der Anzahl von Verlängerungen
und Werkzeugen, da ein Werkzeug zwei benachbarte Streifen bedient
und andererseits ermöglicht
es das Erzeugen einer leicht zu öffnenden Verpackung,
wobei durch den Endnutzer zwei Ecken zum Trennen der oberen und
der unteren Bahn ergriffen werden können.
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Gemäß einer
fünften
bevorzugten Ausführung
(siehe 6e und 6f) weist
das lokal siegelhindernde Werkzeug eine im Wesentlichen rechteckige
Form mit einer Halbkreisform an dem freien Ende 152 auf.
Die Vorteile sind die gleichen wie für die vierte Ausführung.
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Gemäß einer
sechsten bevorzugten Ausführung
(nicht dargestellt) weist das lokal siegelhindernde Werkzeug eine
im Wesentlichen rechteckige Form auf und ist so breit wie die Verpackung.
Ein so geformtes Werkzeug erlaubt das Erzeugen einer leicht zu öffnenden
Verpackung, bei der eine ganze Seite durch den Endnutzer ergriffen
werden kann, um die obere und die untere Bahn zu trennen. Wenn die Bahn
zwei oder mehr Streifen enthält,
ist es möglich, ein
lokal siegelhinderndes Werkzeug mit einer im Wesentlichen rechteckigen
Form, die so breit wie die Bahn ist, zu verwenden. In einem solchen
Fall ist der Steg nach unten in Bezug auf den Vorschubweg der Bahn
geneigt, um eine Störung
zwischen dem Steg und den in die Schalen geladenen Produkten zu
vermeiden.
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Bezug
auf 4 und 5 nehmend, weist die lokal siegelhindernde
Einheit 130 ferner eine Kühleinheit 140 zum
Kühlen
der lokal siegelhindernden Werkzeuge 150, möglicherweise
nach jedem Siegelzyklus, auf. Die Kühleinheit 140 weist
eine Kühlmittelquelle
(nicht dargestellt), möglicherweise
eine Druckluftquelle, Rohrleitungen 141, um das Kühlmittel
in die Nähe
der lokal siegelhindernden Werkzeuge 150 zu bringen und
entsprechende Düsen 142,
die das Kühlmittel
in Richtung auf die lokal siegelhindernden Werkzeuge blasen, auf.
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Es
wird nun die Arbeitsweise der lokal siegelhindernden Einheit 130 beschrieben.
Durch das pneumatische oder hydraulische Betätigungselement 134 wird
der Arm 132 in Richtung auf die Siegelstation 115 bewegt,
so dass das freie Ende 152 des lokal siegelhindernden Werkzeugs 150 eine
Position erreicht, in der es sich unter dem Rand der oberen Siegelhaube 116 (und
bis zum Rand der unteren Form 117) befindet. Gemäß der vorliegenden
Erfindung befindet sich, wenn die obere Siegelhaube und die untere
Form sich schließen,
das lokal siegelhindernde Werkzeug 150 (oder wenigstens
sein freies Ende 152) zwischen der oberen und der unteren Bahn.
Das Anordnen des Werkzeugs 150 an wenigstens einer Stelle
zwischen der oberen und der unteren Bahn vermeidet das Haften der
beiden Bahnen in einem solchen lokalen Gebiet. Am Ende des Siegelprozesses,
wenn sich die Siegelhaube oder die untere Form oder beide in vertikaler
Richtung bewegen und sich trennen, wird der Arm 132 in
die Ausgangsstellung zurückgeführt (so
dass das lokal siegelhindernde Werkzeug aus dem Einflussbereich
der Siegelstation kommt), die gesiegelten Verpackungen werden in
Arbeitsrichtung und weitere zu siegelnde Verpackungen zur eigentlichen
Siegelstation bewegt.
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Wenn
die Werkzeuge 150 nicht in Betrieb sind, nämlich nach
einem Siegelzyklus, werden vorzugsweise die lokal siegelhindernden
Werkzeuge durch die Kühleinheit 140 gekühlt. Wenn
auch dieser Kühlvorgang
eine Option ist, insbesondere wenn geeignete Materialien für die lokal
siegelhindernden Werkzeuge ausgewählt sind, erhöht das doch
die Betriebslebensdauer der lokal siegelhindernden Werkzeuge, die
während
des Siegelzyklus hohen Temperaturen ausgesetzt sind.
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Es
ist bekannt, dass eine gute Siegelung durch einen hohen Unterdruck
zwischen der oberen Siegelhaube und der unteren Form erreicht wird.
Aus diesem Grund ist in herkömmlicher
Weise die Dichtung 118 an dem Rand der Haube und/oder der
unteren Form angeordnet. Auf jeden Fall ist es trotz der Dichtung
höchst
ratsam, dass dünne
lokal siegelhindernde Werkzeuge vorgesehen sind. Eine mögliche Dicke
für die
lokal siegelhindernden Werkzeuge könnte zwischen etwa 0,3 mm und
etwa 0,8 mm, vorzugsweise zwischen etwa 0,4 mm und etwa 0,6 mm und
noch bevorzugter etwa 0,5 mm betragen. Wenn ein 0,5 mm dickes Werkzeug
verwendet worden ist, sind gute Siegelergebnisse erzielt worden.
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Die
lokal siegelhindernden Werkzeuge 150 sind aus einem Material
mit Wärmeisolierungs-, Hochtemperaturbeständigkeits-
und Wärmezerstreuungskennwerten
hergestellt. In jedem Fall sollte selbst bei hohen Temperaturen
das ausgewählte
Material nicht verkleben. Weiterhin sollte das ausgewählte Material
andere mechanische Kennwerte aufweisen, wie Druckwiderstand und
eine ziemlich hohe Biegsamkeit.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführung
der vorliegenden Erfindung, sind die lokal siegelhindernden Werkzeuge
aus Fluorkohlenstoffharzen, einschließlich Polytetrafluorethylen
(PTFE), Fluorethylenpolymeren (FEP) und verschiedenen Mischpolymeren
hergestellt. Besonders bevorzugt würde es sein, die lokal siegelhindernden
Werkzeuge aus Teflon®, Handelsmarke DuPont,
herzustellen, das alle Fluorkohlenstoffharze für die Werkzeuge enthält. In einer
noch bevorzugteren Ausführung
der vorliegenden Erfindung sind die lokal siegelhindernden Werkzeuge
aus Polytetrafluorethylen-Kunststoff,
einem hochkristallinen Kunststoff mit einer sehr hohen Wärmestabilität, ausgezeichneten
elektrischen Isolierungseigenschaften und einem niedrigen Reibungskoeffizient
in einem weiten Temperaturbereich, hergestellt.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung
(siehe 6g und 6i) weist
das lokal siegelhindernde Werkzeug 150 einen dünnen Kern 153 aus
Metall oder Ähnlichem
und eine oder zwei Beschichtungen aus Teflon®, PTFE
oder einem Gemisch davon auf. Vorteilhafterweise sind nur die freien
Enden 152 der siegelhindernden Werkzeuge 150 beschichtet
(siehe 6h und 6l).
Der dünne
Metallkern 153 sollte etwa 0,3 mm dick und jede der oberen
und unteren Beschichtungen 154 etwa 0,1 mm dick sein.
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Auch
wenn die lokal siegelhindernde Einheit 130 so dargestellt
und beschrieben ist, dass sie stromaufwärts von der Siegelstation angeordnet
ist, könnte
sie im Prinzip auch stromabwärts
davon, querab oder entsprechend einer Kombination der verschiedenen
Anordnungen angeordnet sein.
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Die
Abmessungen der lokal siegelhindernden Werkzeuge und des nicht-haftenden
Gebiets zwischen den unteren und oberen Bahnen (das höchstens
der Größe des siegelhindernden
Werkzeugs entspricht, jedoch im Allgemeinen kleiner ist und normalerweise
der Größe des freien
Endes 152 entspricht) können
nach den Abmessun gen der Verpackungen und des Umfangsrands variieren,
jedoch vorausgesetzt, dass sie ausreichend sind, um ein leichtes
Ergreifen mit einer gewöhnlichen
Hand zu erlauben. Im Allgemeinen werden Verpackungen mit einer Breite
von etwa 8 cm bis etwa 20 cm und einer Länge von etwa 15 cm bis etwa
30 cm hergestellt, mit einem Rand, dessen Breite etwa 1,0 cm bis
etwa 3,0 cm beträgt.
Deswegen ist jedes lokal siegelhindernde Werkzeug im Allgemeinen
etwa 1 bis 3 cm breit und 3 bis 8 cm lang und die Größe des nicht-gesiegelten Gebiets
kann in geeigneter Weise erhalten werden, indem solche siegelhindernden
Werkzeuge verwendet werden, die normalerweise 1 bis 3 cm breit und
1 bis 4 cm lang und vorzugsweise etwa 1 bis 2 cm breit und 1 bis
3 cm lang sind. Es braucht nicht erwähnt zu werden, dass bei Verwendung
eines Streifens mit der gleichen Breite wie die der Verpackung die
Abmessungen der nicht-gesiegelten Gebiete entsprechend variieren
würden.
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Die
untere Bahn, die zur Herstellung der leicht zu öffnenden Verpackung gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet wird, weist vorzugsweise eine laminierte Mehrschichtstruktur
mit Flexibilitätskennwerten
auf, die je nach der Endanwendung variieren können. Starre und halbstarre
Gassperrstrukturen werden im Allgemeinen bevorzugt. Normalerweise
weisen sie eine oder mehrere Hauptschichten, wie etwa aus Polystyren,
Polypropylen oder aus auf Polyester basierenden Schichten, eine Gassperrschicht,
wenn die Hauptschicht keine ausreichenden Gassperreigenschaften
aufweist, eine geeignet ausgewählte
Siegelmittelschicht, die ablösbar
sein kann, wahlweise eine innere zu der siegelfähigen Schicht benachbarten
Schicht, die inkompatible Harze enthalten kann oder die sich leicht
von der benachbarten Siegelmittelschicht delaminieren lässt, um
eine leicht zu öffnende
Struktur bereitzustellen, und Verbindungsschichten auf, wenn und
wo es erforderlich ist, die Haftung zwischen den verschiedenen Schichten
und gleichen Schichten zu vergrößern. Diese
Strukturen können
fest oder teilweise aufgeschäumt
sein, wobei wenigstens die Gassperrschicht fest ist. Die Dicke der
unteren Bahn beträgt
im Allgemeinen zwischen 100 und 1.000 μm, vorzugsweise zwischen 150
und 800 μm
und noch bevorzugter zwischen 150 und 350 μm für feste Strukturen und zwischen
350 und 700 μm
für die
teilweise aufgeschäumten
Strukturen. Die obere Bahn ist normalerweise eine verformbare Mehrschichtstruktur,
vorzugsweise nicht ausgerichtet, bestehend aus einer oder aus mehreren
Schichten von Ethylen Homo- oder Mischpolymeren, einem Ionomer,
einem Polyester oder irgendeinem wärmeverformbaren Harz, einer
Gassperrschicht, vorzugsweise bestehend aus Ethylenvinylalkohol-Mischpolymer
und/oder Polyamiden und aus einer geeignet gewählten Siegelschicht, normalerweise
bestehend aus einem Ethylen Homo- oder Mischpolymer oder einem Ionomer.
Vorzugsweise ist die Struktur der oberen Bahn durch Bestrahlung
vernetzt. Die Dicke der bei dem Vakuumskinverpackungsverfahren üblicherweise
verwendeten oberen Bahnen beträgt
etwa 40 bis etwa 300 μm,
vorzugsweise von etwa 50 bis etwa 250 μm und noch bevorzugter etwa
60 bis etwa 180 μm.
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Es
sollte klar sein, dass in den beiden 4 und 5,
die obere Bahn 113 und die Siegelstation 115 aus
Gründen
einer deutlichen Darstellung nicht gezeigt sind. Weiterhin ist in 5 ebenfalls
aus Gründen
einer deutlichen Darstellung das Produkt P nicht gezeigt.
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In
der gesamten vorliegenden Beschreibung ist die Form der wärmegeformten
unteren Bahn als im Wesentlichen rechteckig beschrieben und dargestellt
worden, da das die Form ist, die herkömmlich verwendet wird. Es ist
jedoch so zu verstehen, dass tatsächlich jede Form der übereinanderliegenden Bahnen
gemäß der vorliegenden
Erfindung vorgesehen werden kann. Natürlich befindet sich, wenn die Schalenform
kreisförmig,
elliptisch ist oder abgerundete Ecken hat, die Einrichtung zum Auseinanderziehen
der Verpackung gemäß der Erfindung
nicht an einer Ecke der Verpackung, da es im Prinzip keine Ecken
gibt.
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In
einigen Fällen,
insbesondere wenn eine durchsichtige untere Bahn verwendet wird,
könnte
es ratsam sein, das Erkennen der ungesiegelten Ecke durch den Endnutzer
zu erleichtern. Das kann zum Beispiel durch geeignetes Bedrucken
der oberen Bahn in Übereinstimmung
mit der ungesiegelten Ecke oder durch eine geeignete Wärmeverformung der
unteren Bahn erfolgen, um so die ungesiegelte Ecke von den anderen
Ecken zu unterscheiden, z.B. durch Erzeugen eines Vorsprungs nach
unten oder nach oben in Übereinstimmung
mit der ungesiegelten Ecke. Das Vorsehen eines solchen Vorsprungs würde zusätzlich zur
Ermöglichung
des Erkennens der ungesiegelten Ecke auch das Abziehen der oberen
Folie zum Öffnen
der Verpackung unterstützen.
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Kurz
ausgedrückt
bezieht sich unter Bezugnahme auf die verschiedenen Figuren und
insbesondere auf 4 und 5 die vorliegende
Erfindung auf eine Vorrichtung 101 zur Herstellung, durch
ein Vakuumskinverpackungsverfahren, einer leicht zu öffnenden
Verpackung, die mit einer Einrichtung zum Beginnen ihrer Öffnung versehen
ist, wobei die Vorrichtung eine Siegelstation 115 aufweist,
an der eine obere Bahn 113 an eine untere Bahn 104 in
einem ersten Gebiet A ganz um ein Produkt P herum, das auf die untere
Bahn gelegt ist, gesiegelt wird, indem in einer im Wesentlichen
geschlossenen Kammer Wärme
und Unterdruck angewendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass sie
ferner eine lokal siegelhindernde Einheit 130 mit wenigstens
einem entfernbaren, siegelhindernden Werkzeug 150 zum Verhindern
der Siegelung zwischen den oberen und unteren Bahnen 113, 104 in
wenigstens einem zweiten Gebiet B aufweist.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Vakuumskinverpackungsverfahren
zum Herstellen einer leicht zu öffnenden
Verpackung, die mit einer Einrichtung zum Beginnen ihrer Öffnung versehen
ist, wobei das Verfahren den Schritt aufweist, eine obere Bahn 113 mit
einer unteren Bahn 104 in einem ersten Gebiet A ganz um
ein Produkt P herum, das auf die untere Bahn gelegt ist, zu siegeln, wobei
der Siegelschritt den Schritt umfasst, Wärme und Unterdruck in einer
im Wesentlichen geschlossenen Kammer anzuwenden, gekennzeichnet
durch den Schritt der Verhinderung der Siegelung zwischen den oberen
und unteren Bahnen 113, 104 in wenigstens einem
zweiten Gebiet B, indem wenigstens ein entfernbares, lokal siegelhinderndes
Werkzeug 150 zwischen den oberen und unteren Bahnen 113, 104 in
dem zweiten Gebiet positioniert wird.
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Somit
ist eine neuartige Vakuumskinverpackungsherstellungsvorrichtung
und ein neuartiges Vakuumskinverpackungsherstellungsverfahren dargestellt
und beschrieben worden, die alle Aufgaben erfüllen und alle Vorteile aufweisen,
die dafür
angestrebt worden sind. Von Fachleuten sind jedoch viele Veränderungen,
Modifikationen, Variationen und andere Benutzungen und Anwendungen
des Erfindungsgegenstands nach der Betrachtung der Beschreibung
und der beigefügten
Zeichnungen, die seine bevorzugte Ausführungen offenbaren, zu erkennen.
Alle solche Veränderungen,
Modifikationen, Variationen und andere Benutzungen und Anwendungen,
die nicht vom Schutzumfang der Erfindung abweichen, sind als in
die Erfindung einbezogen zu betrachten.