DE60208095T2

DE60208095T2 - Hochfrequenz-Heisssiegelvorrichtung

Info

Publication number: DE60208095T2
Application number: DE2002608095
Authority: DE
Inventors: Satoshi Itano-gun Kume
Original assignee: Shikoku Kakoki Co Ltd
Current assignee: Shikoku Kakoki Co Ltd
Priority date: 2001-02-27
Filing date: 2002-02-08
Publication date: 2006-08-31
Anticipated expiration: 2022-02-09
Also published as: EP1234771B1; US20020157349A1; JP2002254520A; US6837025B2; JP4643841B2; EP1234771A1; CN100417579C; DE60208095D1; CN1371845A; DK1234771T3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Hochfrequenzwärmesiegelvorrichtung für die Verwendung bei einer Füll-/Verpackungsmaschine für die Erzeugung von flüssigen Getränken oder dergleichen, die in Papierbehältern verpackt werden, so daß sie eine lange Zeit gelagert werden können, und insbesondere auf eine Hochfrequenzwärmesiegelvorrichtung für das Hochfrequenz-Wärmequerversiegeln eines schlauchförmigen Verpackungsmaterials, welches mit Inhalten gefüllt ist, wie z. B. flüssigen Getränken, zusammen mit einem Fluid, und zwar unter Verwendung eines Siegelbackens und eines Gegenbackens, die auf ihren Wirkflächen nicht eine Erhöhung oder Rippe haben.
BESCHREIBUNG DES VERWANDTEN STANDES DER TECHNIK
Wenn bislang ein Verpackungsbehälter mit Kastenform oder dergleichen, der mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, wie z. B. einem Saft, abgedichtet hergestellt werden soll, wie man in der japanischen Patenveröffentlichung Nr. 3215/1980 sieht, ist es bekannt, eine Siegelvorrichtung zu verwenden, bei der ein Verpackungsmaterial aus einem Laminat mit Papier, einer Aluminiumfolie und einem Kunstharz verwendet wird und fortlaufend in Schlauchform gebracht wird, während es transportiert wird. Das schlauchförmige Verpackungsmaterial wird wärmequerversiegelt mit einem Fluid unter Verwendung von Druckmitteln, wie z. B. einem Siegelbacken mit einer Hochfrequenzspule und einem Gegenbacken mit einem Siegelgummi aus Hartgummi, und es wird zwischen zwei versiegelten Zonen, die wärmeverschweißt wurden, von einem Schneidmesser geschnitten.
Ferner gibt es in den japanischen Patentoffenlegungsschriften 13474411983, 269854/1993, 164523/1995 und 240607/1997 andere Offenbarungen einer Wärmesiegelvorrichtung zum Wärmeversiegeln eines Laminatmaterials, bei der eine Erhöhung mit im Querschnitt rechteckiger Form auf der Wirkfläche einer Hochfrequenzspule auf einem Siegelbacken bei der zuvor erwähnten Wärmesiegelvorrichtung gebildet ist, so daß das geschmolzene Harz durch die Erhöhung oder Rippe in eine versiegelte Zone extrudiert wird. Um ein Problem der zuvor erwähnten Wärmesiegelvorrichtung zu vermeiden, daß wenn das geschmolzene Harz geführt wird, um zu der Behälterinnenseite des versiegelten Abschnittes eines schlauchförmigen Verpackungsmaterials zu fließen, geriffelte Wulste aus geschmolzenem Harz auf dem Kantenabschnitt der Behälterinnenseite gebildet werden, so daß Risse von den Scheitelpunkten der Wulste den Behälter zu brechen beginnen, wenn eine äußere Kraft auf dem Behälter aufgebracht wird, werden zwei Magnetteile auf der äußeren Seite (oder auf der Behälterinnenseite) der geraden Abschnitte einer U-förmigen Hochfrequenzspule angeordnet, um den Abschnitt der Behälterinnenseite unerwärmt zu belassen, wie in dem japanischen Patent Nr. 2571977 offenbart ist.
Ferner ist in der japanischen Patentoffenlegungsschrift 230834/1996 beschrieben, daß bei der zuvor erwähnten Wärmesiegelvorrichtung eine Hochfrequenzspule, die in ihrer Längsrichtung eine Erhöhung oder Rippe hat sowie Nuten, die auf den zwei Seiten der Rippe und parallel zu dieser gebildet sind, das geschmolzene Harz in den Nuten verbleiben läßt, ohne daß es aus einer gesiegelten Zone herausfließt, selbst wenn das Harz auf dem Verpackungsmaterial geschmolzen ist und von der Rippe gestoßen wird. In der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 244728/1996 ist beschrieben, daß bei der zuvor erwähnten Wärmesiegelvorrichtung eine Hochfrequenzspule verwendet wird, die allmählich mit um so größerem Abstand geneigt ist, wie der die versiegelte Zone bildende Abschnitt zur Außenseite geht (zu der Behälterinnenseite), so daß der Schlauch wärmeversiegelt wird, wobei die Flüssigkeit und das geschmolzene Harz gleichmäßig aus der versiegelten Zone zu der Behälterinnenseite abgeleitet werden, wenn der Schlauch mit einem Fluid zusammengepreßt wird.
Zusätzlich offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 53110/2000 eine Siegelvorrichtung zum Formen eines Verpackungsmaterials eines Laminates mit einer Kunstharzschicht in eine Schlauchform und zum Wärmesiegeln des schlauchförmigen Verpackungsmaterials quer zusammen mit einem Fluid unter Verwendung eines Paares von öffnungsfähigen und schließfähigen Druckteilen, einschließlich eines Heizmechanismus, wobei eine Nut, die in der Lage ist, eine Kunstharzaufschüttung neben der Außenseite auf der Behälterinnenseite einer gesiegelten Zone zu bilden, auf der Wirkfläche mindestens eines der Druckteile gebildet wird, wobei ein vollständiges Abdichten erreicht wird durch Führen der Flüssigkeit und des Schmutzes, welche in die sehr kleinen Riffelungen der inneren Fläche des Schlauches eingetreten sind, um aus der versiegelten Zone zusammen mit dem geschmolzenen Harz herauszufließen, und es wird ein Wärmesiegeln mit exzellenter Druckfestigkeit erreicht, wobei es keine Rißerzeugung infolge des geschmolzenen Harzes gibt, welches in die Behälterinnenseite geflossen war.
Ferner ist aus der japanischen Patentveröffentlichungsschrift Nr. 1003413/2000 eine Hochfrequenzwärmeversiegelungsvorrichtung bekannt mit einem Paar von öffnungsfähigen und schließfähigen Druckteilen, einschließlich eines Hochfrequenzheizmechanismus, zum Formen eines Verpackungsmaterials aus einem Laminat, einschließlich einer Kunstharzschicht und einer leitenden Materialschicht, zu einer Schlauchform und für das Wärmesiegeln des schlauchförmigen Verpackungsmaterials quer zusammen mit einem Fluid, wobei eine Rippe mit einer Ausgestaltung, um eine bogenförmige Teilkurve in ihrer Querkontur zu enthalten, derart auf der Wirkfläche einer Hochfrequenzspule bündig mit der Wirkfläche eines der Druckteile gebildet wird, daß sie den Mittelabschnitt einer abgedichteten Zone mit zwei gerundeten und verengten rechten und linken Seiten drücken kann, wobei ein Gratabschnitt für ein geschmolzenes thermoplastisches Harz neben der Außenseite auf der Schneidseite der Hochfrequenzspule gebildet und ein hervorragendes Versiegeln erreicht wird und keine Verunreinigungen, wie z. B. Flüssiggetränke zwischen der thermoplastischen Materialschicht über den Gesamtbereich der Längsrichtung der versiegelten Zone besteht, einschließlich der rechten und linken Seitenabschnitte der Längsrichtung der versiegelten Zone, wenn sie hochfrequenzversiegelt ist, und die Breite der versiegelten Zone im Vergleich zur Breite des nicht an der Seite befindlichen Abschnittes enger ist.
Ferner ist in der japanischen Patentoffenlegungsschrift 52025/1987 beschrieben, daß wenn ein elektrischer Strom in eine Hochfrequenzspule fließt, ein elektromagnetisches Hochfrequenzfeld rund um die Hochfrequenzspule erzeugt wird und einen Wirbelstrom in einem leitenden Material, wie z. B. in einer Aluminiumfolie, induziert, so daß Wärme in dem leitenden Material durch den Wirbelstrom erzeugt wird, um ein thermoplastisches Harz neben dem leitenden Material zu erwärmen und zu schmelzen. Der somit induzierte Wirbelstrom baut jedoch an den zwei Endabschnitten des leitenden Materials, wie z. B. einer Aluminiumfolie, runde elektrische Stromkreise auf, so daß die erwärmten Bereiche an den zwei Endabschnitten auch gerundet sind, um die Breite der thermoplastischen Materialschicht, die an den zwei Endabschnitten geschmolzen werden soll, einzuengen. Beschrieben ist auch eine Hochfrequenzspule, die eine lineare Rippe hat, um die Mittelteile der versiegelten Zone an den zwei verengten rechten und linken Seitenabschnitten oder an den von der Seite abgewandten Abschnitt der versiegelten Zone zu drücken.
EIN ZU ERZIELENDER GEGENSTAND
Um die Wärmeversiegelung in einer Hochfrequenzheißsiegelvorrichtung für das Wärmequerversiegeln eines schlauchförmigen Verpackungsmaterials richtig zu bewirken, welches mit Inhalten gefüllt ist, wie z. B. ein Flüssiggetränk in der Gegenwart der Flüssigkeit, ist es notwendig, die durch die Hochfrequenzerwärmung geschmolzenen thermoplastischen Materialschichten zu pressen, wobei eine Rippe auf der Hochfrequenzspule vorgesehen ist, und das geschmolzene thermoplastische Harz zusammen mit Verunreinigungen zu extrudieren, wie z. B. Flüssiggetränke oder dergleichen, welche zwischen den thermoplastischen Materialschichten vorhanden sind, und zwar von unter der Rippe zu den zwei Seiten derselben unter Formung einer dünnen Schicht des thermoplastischen Harzes, welches keine Verunreinigung enthält, unter der Rippe. Es trifft zu, daß ein zufriedenstellendes Erreichen der Wärmeversiegelung durch Schaffung einer Rippe ermöglicht wurde, dies bedeutet jedoch nicht, daß das zur Verfügung stellen einer Rippe alle Probleme löst. Z. B. gab es ein Problem, daß weil der Flächendruck des langen und schmalen Bereiches, der von der Rippe gepreßt wird, nahezu 100 kg/cm² erreicht, die physikalische Festigkeit des Preßbereiches (wärmeversiegelter Abschnitt) schwach wird, wodurch ein mangelhaftes Versiegeln, wenngleich selten, durch die Beschädigung des Preßbereiches unter der Rippe verursacht wird, wenn die Wartung und Einstellung des Preß- und Steuermechanismus der Hochfrequenzwärmesiegelvorrichtung unzureichend ist oder wenn das verpackte Produkt unrichtig gehandhabt wird. Zusätzlich gab es auch ein Problem, welches durch die intensive Belastung des Rippenabschnittes der Hochfrequenzspule verursacht wurde, die auf der Wirkfläche des Druckteils einer Wärmesiegelvorrichtung vorgesehen ist, die mit Hochgeschwindigkeit betrieben wurde, wobei die Lebensdauer des Druckteiles kurz war wegen des örtlichen Abriebes des Rippenabschnittes oder der Deformation des Abschnittes, wel cher dem Siegelgummi des Gegenbackens entspricht, und nach Betreiben einer relativ kurzen Zeit war ein Ersatz notwendig.
Auf der anderen Seite ist die in der vorgenannten japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 53110/2000 (entsprechend der EP-A-0 979 723) durch die hiesigen Erfinder beschriebene Erfindung als eine Hochfrequenzheißsiegelvorrichtung bekannt, die nicht immer eine Rippe benötigt. Bei dieser Wärmesiegelvorrichtung ist eine Nut, die eine Kunstharzauffüllung zur äußeren Seite auf der Behälterinnenseite einer versiegelten Zone bilden kann, auf der Wirkfläche bündig mit der Wirkfläche einer Hochfrequenzspule vorgesehen, wodurch sie zu einer qualitativ hochwertigen Heißsiegelvorrichtung gemacht wurde mit der Fähigkeit, ein zufriedenstellendes Versiegeln durch Führen der Flüssigkeit und des Schmutzes zu erreichen, welche in die sehr kleine Riffelung in der inneren Fläche des Schlauches eingetreten sind, um aus der versiegelten Zone zusammen mit dem geschmolzenen Harz herauszufließen, und auch ein Wärmeversiegeln mit exzellenter Druckfestigkeit zu erreichen, wo keine Risse durch das geschmolzene Harz erzeugt werden, welches in die Behälterinnenseite geflossen war. Selbst bei der Benutzung dieser qualitativ hochwertigen Wärmesiegelvorrichtung konnte jedoch nicht gesagt werden, daß diese Wärmeversiegelungsleistung unter harten Auflagen mit einem Fluid ausreichend war. Wenn z. B. ein Gemüsesaft, der reich an wasserunlöslicher Pflanzenfaser ist, hochfrequenzwärmeversiegelt wird mit einem Fluid, wobei die vorgenannte Wärmesiegelvorrichtung verwendet wird, gab es, obwohl der Grund unbekannt ist, Fälle, bei denen Produkte mit mangelhafter Versiegelung in einem Verhältnis von ein paar wenigen zu einer Million festgestellt wurden. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer qualitativ sehr hochwertigen Wärmesiegelvorrichtung mit der Fähigkeit, eine exzellente Wärmeversiegelung zu erreichen, ohne eine Rippe auf der Wirkfläche der Hochfrequenzspule vorzusehen, wobei keine mangelhafte Versiegelung selbst dann erzeugt wird, wenn die Wärmeversiegelung unter harten Auflagebedingungen mit einem Fluid erfolgt, wie wenn z. B. ein an in Wasser unlöslicher Pflanzenfaser reicher Gemüsesaft gefüllt/verpackt wird.
MITTEL ZUR LÖSUNG DER AUFGABE
Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe führten die Erfinder der vorliegenden Erfindung intensive Studien durch und stellten viele Prototypvorrichtungen zur Wärmeversiegelung her, die keine Erhöhung oder Rippe haben, führten wirksame Wärmeversiegelungen für alle diese durch und beobachteten in kleinen Einzelheiten den Fließzustand des geschmolzenen thermoplastischen Harzes und der Pflanzenfaser einer versiegelten Zone. Spezieller wurde eine Probe, bei der Gemüsesaft mit reichlich Pflanzenfaser mit einem Fluid wärmeversiegelt wurde, auf eine passende Größe geschnitten und durch ein Microtom (Japan Microtome Ltd., „RM-S-Modell") in kleine Scheiben (Laminae) geschnitten, wobei das Microtom mit einem Diamantmesser (Drukker International) ausgerüstet ist, und zwar in einem Zustand, bei dem sie unter Verwendung einer elektronischen Probegefriervorrichtung in Eis eingebettet war (Japan Microtome Ltd., „EF-10-Modell"), und die Probe wurde beobachtet und unter Verwendung eines Mikroskops gefilmt. Aus den Ergebnissen dieser Studie hat man festgestellt, daß wenn eine Nut in dem Endabschnitt auf der Behälterinnenseite der versiegelten Zone einbeschrieben war, in welcher die rechte und linke Seite gerundet und verengt sind, über den gesamten Bereich der Längsrichtung längs der Behälterinnenseite der versiegelten Zone auf der Wirkfläche eines Druckteils, welches mit einer Hochfrequenzspule versehen war, verlängert wird, und ein Gratabschnitt für das geschmolzene thermoplastische Harz neben der Außenseite auf der Schneidseite der versiegelten Zone gebildet wird, eine hervorragende Wärmeversiegelung durch Übernehmen geeigneter Gestalt, Breite, Tiefe usw. der vorerwähnten Nut erreicht werden kann, wobei es selbst dann kein mangelhaftes Versiegeln gibt, wenn die Wärmeversiegelung unter harten Auflagebedingungen mit einem Fluid erfolgt, wie z. B. wenn an in Wasser unlöslicher Pflanzenfaser reicher Gemüsesaft gefüllt/verpackt wird. Man hat auch festgestellt, daß eine bessere Wärmeversiegelung dadurch möglich ist, daß man teilweise die Breite der Nut ändert und die Fließbedingung des geschmolzenen thermoplastischen Harzes steuert. Die vorliegende Erfindung wurde auf der Basis dieser Kenntnis fertiggestellt.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Hochfrequenzheißsiegelvorrichtung vorgesehen mit einem Paar von öffnungs- und schließfähigen Druckteilen, mit einer Hochfrequenzwärmeeinrichtung zum Formen eines Verpackungsmaterials aus einem Laminat mit einer thermoplastischen Kunstharzschicht und einer leitenden Materialschicht in eine schlauchförmige Gestalt und zum Querwärmesiegeln des schlauchförmigen Verpackungsmaterials zusammen mit einem Fluid, wobei eine Hochfrequenzspule, die eine flache Wirkfläche bildet, auf einem der Druckteile eingerichtet ist, und eine Nut sowie ein Gratabschnitt für ein geschmolzenes thermoplastisches Harz auf der Wirkfläche des Druckteils eingerichtet sind, welches mit der Hochfrequenzspule ausgestattet war,
dadurch gekennzeichnet, daß die Nut in den Endabschnitt auf der Behälterinnenseite einer versiegelten Zone einbeschrieben ist und der Gratabschnitt neben der Außenseite auf der Schneidseite der versiegelten Zone gebildet ist.
Das andere Druckteil kann ein Siegelgummi mit einer Wirkfläche sein. Die in dem Endabschnitt auf der Behälterinnenseite der versiegelten Zone einbeschriene Nut kann eine Nut mit einer Teilkurve sein, die über den ganzen Bereich der Längsrichtung längs der Behälterinnenseite der versiegelten Zone erweitert ist.
Der Querschnitt der Nut kann bogenförmig sein, und die Tiefe der Nut ist vorzugsweise nicht größer als eine Hälfte ihrer Breite. Die Breite der Nut kann sich längs ihrer Länge verändern. Ein bandförmiges magnetisches Teil kann neben der Außenseite auf der Behälterinnenseite einer Hochfrequenzspule vorgesehen sein.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Ansicht einer Füll-/Verpackungsmaschine, bei der eine Hochfrequenzwärmesiegelvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
2 ist eine perspektivische Ansicht einer Quersiegelvorrichtung der Füll-/Verpackungsmaschine nach 1.
3 ist ein schematischer Längsschnitt einer Hochfrequenzwärmesiegelvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
4 ist ein schematischer Längsschnitt einer Hochfrequenzwärmesiegelvorrichtung der vorliegenden Erfindung bei einer Betriebsart.
5 ist eine erläuternde Darstellung einer versiegelten Zone bei der Hochfrequenzwärmesiegelvorrichtung.
6 ist eine vergrößerte Darstellung eines Abschnittes des Kantenabschnittes einer versiegelten Zone in 5.
7 ist eine erläuternde Darstellung einer Hochfrequenzwärmesiegelvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung gemäß Beschreibung in 3.
8 ist eine erläuternde Darstellung einer Hochfrequenzwärmesiegelvorrichtung der vorliegenden Erfindung nach der Beschreibung in 4.
9 ist eine erläuternde Darstellung einer Hochfrequenzwärmesiegelvorrichtung der vorliegenden Erfindung, wobei die Breite der Nut teilweise ungleich ausfällt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die Hochfrequenzwärmesiegelvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung beschrieben. 1 ist eine schematische, perspektivische Ansicht einer Füll-/Verpackungsmaschine, bei welcher die Hochfrequenzwärmesiegelvorrichtung der vorliegenden Erfindung benutzt wird. 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Quersiegelvorrichtung der Füll-/Verpackungsmaschine. 3 ist ein schematischer Längsschnitt der Hochfrequenzwärmesiegelvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung. 4 ist ein schematischer Längsschnitt einer Hochfrequenzwärmesiegelvorrichtung der vorliegenden Erfindung bei einer anderen Betriebsart. 5 ist eine erläuternde Darstellung einer versiegelten Zone bei einer Hochfrequenzwärmesiegelvorrichtung. 6 ist eine vergrößerte Darstellung eines Abschnittes des Endabschnittes einer versiegelten Zone in 5. 7 ist eine erläuternde Darstellung einer Hochfrequenzwärmesiegelvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung gemäß Beschreibung in 3. 8 ist eine erläuternde Darstellung einer Hochfrequenzwärmesiegelvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung gemäß Beschreibung in 4, und 9 ist eine erläuternde Darstellung der Hochfrequenzwärmesiegelvorrichtung der vorliegenden Erfindung, wobei die Breite der Nut teilweise ungleich ausfällt.
Eine Füll-/Verpackungsmaschine, bei der eine Hochfrequenzwärmesiegelvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung benutzt wird, kann beispielsweise gemäß Darstellung in 1 durch eine Füll-/Verpackungsmaschine veranschaulicht werden, welche aufweist: einen Aufroller, der eine Verpackungsmaterialbahn 1 in einer Rollenform haltert; eine Aufrollvorrichtung, um die Bahn nacheinander von dem Aufroller umzuspulen; eine Schlauchformungsvorrichtung, um die umgespulte Bahn, nachdem sie sterilisiert ist, in eine Schlauchform zu bringen; eine Flüssigkeitszuführleitung 2 zum Befüllen der schlauchförmigen Bahn mit einem Fluidinhalt; eine Quersiegelvorrichtung 4 für das Querversiegeln des mit dem Inhalt gefüllten Schlauches, während er um eine Länge, die im wesentlichen einem Behälter entspricht, nach unten zugeführt wird, um fortlaufend kissenförmige Behälter 3 zu bilden; eine Schneidvorrichtung 5, die unter der Quersiegelvorrichtung angeordnet ist für das Schneiden der versiegelten Abschnitte der kissenförmigen Behälter in dem abgehängten Zustand, um die Behälter einzeln zu separieren; und eine den Behälter formende Vorrichtung zum Umbiegen der Endabschnitte des kissenförmigen, separierten Behälters 3, um sie in kastenförmige Behälter 6 in einem Endzustand auszugestalten.
Für die vorgenannte Quersiegelvorrichtung 4 kann eine solche verwendet werden, die in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 23366/1989 z. B. offenbart ist. Diese Quersiegelvorrichtung 4 ist gemäß Darstellung in 2 aufgebaut und weist auf: eine vertikale Stange 10, die auf- und abbewegbar und nach rückwärts und vorwärts drehbar eingerichtet ist; einen Heberahmen 11, der auf- und abbewegbar zusammen mit der vertikalen Stange 10 hergestellt und auf der vertikalen Stange 10 befestigt ist; ein Paar von vorderen und hinteren Schwingarmen 12 und 13, die einzeln auf dem Heberahmen 11 so gehaltert sind, daß sie an ihren unteren Abschnitten auf einem Paar von horizontalen, parallel zueinander befindlichen Achsen schwingen können. Druckteile 14 und 15, die mit einem Paar von Hochfrequenzspulen versehen sind, welche einzeln befestigt sind, um auf den oberen Abschnitten der einzelnen Schwingarme 12 und 13 einander gegenüber zu liegen; eine Armöffnungs-/Schließvorrichtung 16 zum Schwenken der zwei Schwingarme 12 und 13 zwischen einer geschlossenen Position, in welcher die zwei Druckteile 14 und 15 sich einander nähern, und einer offenen Position, in welcher sie sich getrennt voneinander befinden; und eine Druckvorrichtung 20, um die zwei Schwingarme 12 und 13 in der geschlossenen Position zueinander zu ziehen, um zwischen den zwei Druckteilen 14 und 15 einen Siegeldruck zu erzeugen.
Das Verpackungsmaterial, wenn es z. B. ein Laminat ist mit einer thermoplastischen Harzschicht und einer leitenden Materialschicht nach der vorliegenden Erfindung, kann irgendeines der Laminate sein, die eine thermoplastische Harzschicht einschließen, wie z. B. Polyethylen, welche zur Wärmeversiegelung auf ihrer innersten Fläche durch Heizmittel in der Lage ist, sowie eine leitende Materialschicht, welche durch Hochfrequenzerwärmen geheizt werden soll, und die leitende Materialschicht soll bevorzugt aus einer Aluminiumfolienschicht hergestellt werden, um Licht oder Sauerstoff daran zu hindern, in das Innere eines Behälters einzutreten. Vom Standpunkt der Beibehaltung der Festigkeit des Behälters ist es bevorzugt, ein Laminat mit einer Papierschicht zu verwenden. Ferner wird dieses Verpackungsmaterial durch Wärmeschweißen seiner Längsendkantenabschnitte ohne irgendeine Flüssigkeit durch das im Stand der Technik bekannte Verfahren zu einer Schlauchform ausgestaltet.
Die Hochfrequenzwärmesiegelvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist aufgebaut, um die paarweise öffnungs- und schließfähigen Druckteile 14 und 15 aufzuweisen, die mit einer Hochfrequenzheizeinrichtung ausgestattet sind zum Wärmequerversiegeln dieses schlauchförmigen Verpackungsmaterials 21 mit dem Fluid. Die gepaarten Druckteile 14 und 15 bei dieser Hochfre quenzwärmesiegelvorrichtung gemäß Darstellung in den 3 und 4 bestehen üblicherweise aus einem Druckteil, welches mit einer Hochfrequenzspule 22 als Wärmequelle ausgestattet ist (nachfolgend „Siegelbacken 23"), und einem Druckteil, welches nicht mit derselben ausgestattet ist, sondern aus Siegelgummi 28 oder dergleichen hergestellt ist (nachfolgend „Gegenbacken 25" genannt). Das Wärmeversiegeln kann man dadurch erreichen, daß man das schlauchförmige Verpackungsmaterial quer mit dem Fluid dadurch unter Druck setzt, daß man den Siegelbacken 23 und den Gegenbacken 25 verwendet, wodurch eine versiegelte Zone gebildet wird, bei der Wärme und Druck auf die thermoplastische Harzschicht in der innersten Fläche des Verpackungsmaterials aufgebracht werden.
Bezüglich der Hochfrequenzwärmesiegelvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung gibt es keine besonderen Beschränkungen, solange eine Nut 26, die in dem Endabschnitt auf der Behälterinnenseite der versiegelten Zone einbeschrieben ist, auf der Wirkfläche eines Druckteils vorgesehen ist, welches mit einer Hochfrequenzspule ausgestattet ist, und ein Gratabschnitt 27 für ein geschmolzenes thermoplastisches Harz neben der Außenseite auf der Schneidseite einer versiegelten Zone vorgesehen ist, wie in den 7 bis 9 gezeigt ist, und es ist bevorzugt, daß ein Siegelgummi 24, der aus einem festen Gummi oder dergleichen mit einer flachen Wirkfläche besteht, auf dem anderen Druckteil gebildet ist, und es ist erwünscht, das ein magnetisches Teil 28, das aus einem bandförmigen oder bogenförmigen Ferrit oder dergleichen hergestellt ist, neben der Außenseite auf der Behälterinnenseite der Hochfrequenzspule mit einer flachen Wirkfläche angeordnet ist. Durch Vorsehen dieses bandförmigen magnetischen Teils 28, welches neben der Außenseite auf der Behälterinnenseite gebildet ist, werden die magnetischen Kraftlinien, wenn sie von der Hochfrequenzspule emittiert werden, durch das magnetische Teil 28 so zu der versiegelten Zone hin abgelenkt, daß die Außenseite des schlauchförmigen Verpackungsmaterials, wenn es an der Hochfrequenzspule auf der Behälterinnenseite angeordnet ist, d.h. der Außenseite auf der Behälterinnenseite der versiegelten Zone, nicht auf eine unnötige Temperatur erwärmt wird.
Bei der Hochfrequenzwärmesiegelvorrichtung, wie sie oben erwähnt ist, wird eine Hochfrequenzwärmeeinrichtung als Mittel zum Erwärmen eines schlauchförmigen Verpackungsmaterials verwendet, und diese Hochfrequenzwärmeeinrichtung ist mit einer Hochfrequenzspule ausgestattet, wie zuvor erwähnt. 5 ist eine Darstellung unter Erläuterung einer versiegelten Zone, wenn eine Hochfrequenzwärmeversiegelung erfolgt, und 6 ist eine vergrößerte Darstellung eines Abschnittes der vorherigen Figur. Wenn ein elektrischer Strom in einer in dem Siegelbacken 23 gebildeten Hochfrequenzspule 22 fließt, wird ein hochfrequentes elektromagnetisches Feld um die Hochfrequenzspule herum erzeugt und induziert einen Wirbelstrom in einem leitenden Material, wie z. B. einer Aluminiumfolie, so daß Wärme in dem leitenden Material durch den Wirbelstrom erzeugt wird, um ein thermoplastisches Harz neben dem leitenden Material zu erwärmen und zu schmelzen. Der somit induzierte Wirbelstrom bildet einen runden elektrischen Kreislauf an den zwei Endabschnitten des leitenden Materials, wie z. B. der Aluminiumfolie, wodurch die erwärmten Bereiche des rechts- und linksseitigen Abschnitts des schlauchförmigen Verpackungsmaterials 21 gerundet werden und die Breite der thermoplastischen Materialschicht, die geschmolzen werden soll, an den zwei Endab schnitten verengt bzw. eingeengt wird. Infolgedessen wir die versiegelte Zone an ihren zwei rechten und linken Seitenabschnitten 29 in der Längsrichtung gerundet und verengt, und die Breite der versiegelten Zone wird enger gemacht als ihr von der Seite abgewandter (bzw. der Nichtseiten-)Abschnitt 30.
Bei der vorliegenden Erfindung wird die versiegelte Zone als die wärmeversiegelte Zone bezeichnet, bei welcher Wärme und Druck auf die thermoplastischen Harzschichten der innersten Flächen des Verpackungsmaterials aufgebracht werden, und der Bereich, der gepreßt, nicht aber erhitzt wird, oder der Bereich, der erhitzt, nicht aber gepreßt wird, kann nicht als die versiegelte Zone bezeichnet werden. Darüber hinaus ist bei den vorerwähnten 5 und 6 und den 7 bis 9, die nachfolgend beschrieben werden, die versiegelte Zone in zweckmäßiger Weise über den Siegelbacken 23 gelegt, wenn der Siegelbacken mit der U-förmigen Hochfrequenzspule 22 ausgestattet ist, so daß zwei Abschnitte des schlauchförmigen Verpackungsmaterials gleichzeitig durch einen Abschnitt 31, der zu schneiden ist, gleichzeitig wärmeversiegelt werden. Von den Endkantenabschnitten der Wärmesiegelvorrichtung dieser Art wird in der Richtung (oder der Längsrichtung des Schlauches) senkrecht zu der Längsrichtung (oder der Querrichtung des Schlauches) der versiegelten Zone gemäß Darstellung in den 5 und 6 ein Endkantenabschnitt 32 auf der Seite eines Füllers, wie z. B. für Saft, angeordnet, d.h. auf dem Endabschnitt 32 der Behälterinnenseite, während der andere Endkantenabschnitt 33 auf dem Schneidkantenendabschnitt 33 für das einzelne Abschneiden der Behälter angeordnet ist. Hier bei dieser Erfindung kann die Wirkfläche der Hochfrequenzspule des Druckteiles entsprechend der versiegelten Zone in zweckmäßiger Weise die versiegelte Zone genannt werden.
Da eine Nut 26 in dem Endabschnitt auf der Behälterinnenseite einer versiegelten Zone der Hochfrequenzwärmesiegelvorrichtung der vorliegenden Erfindung einbeschrieben ist, gibt es keine besonderen Beschränkungen, solange ein Einflußabschnitt für ein geschmolzenes thermoplastisches Harz in dem Bereich neben der Behälterinnenseite auf der inneren Seite der versiegelten Zone gebildet ist, einschließlich den zwei rechten und linken Seitenabschnitten 29, wo die Breite der versiegelten Zone gerundet und verengt ist. Eine Nut, die in dem Endabschnitt auf der Behälterinnenseite einer versiegelten Zone einbeschrieben ist, welche ganz oder teilweise längs der Längsrichtung der Behälterinnenseite einer versiegelten Zone vorgesehen ist, kann als Beispiel dienen, wie jedoch in den 7 bis 9 gezeigt ist, ist es bevorzugt, daß sie über den gesamten Bereich der Längsrichtung längs der Behälterinnenseite der versiegelten Zone verlängert ist. In diesem Falle ist eine Nut 26 mit einer gekrümmten Gestalt an dem rechten und linken Seitenabschnitt 29 vorgesehen, wo die Breite der versiegelten Zone gerundet und verengt ist. Eine polygonalförmige Nut kann als Alternative zu dieser kurvenförmigen Nut vorgesehen sein. Die Gestalt der Nut kann wie ihre Querschnittsgestalt veranschaulicht werden, die z. B. bogenförmig, ellipsenförmig, polygonal (dreieckig, rechteckig, trapezförmig oder dergleichen) sein kann, bevorzugt ist aber ein Querschnitt, der bogenförmig ist, wobei seine Tiefe z. B. nicht größer als die Hälfte, etwa ein Drittel seiner Breite ist. Es ist bevorzugt, zwei kontinuierliche Nuten 26 vorzusehen, die in dem Endabschnitt auf der Behälterinnenseite der Wirkfläche einbeschrieben sind, welche beide inneren Seiten der Behälterin nenseite der versiegelten Zone werden soll, wenn eine Hochfrequenzspule in U-Form oder dergleichen auf dem Siegelbacken vorgesehen wird, und zwei Abschnitte des schlauchförmigen Verpackungsmaterials werden gleichzeitig durch einen Abschnitt 31, der geschnitten werden soll, wärmeversiegelt.
Hinsichtlich der vorerwähnten Nut 26 ist es bevorzugt, die Breite und die Tiefe der Nut im Voraus einzustellen, so daß eine geradlinige, versiegelte Kante ohne Riffelung gebildet und mit dem thermoplastischen Harz in der versiegelten Zone, welches geflossen war, gefüllt wird, und Risse werden aus der versiegelten Kante, welche geradlinig ist und keine Riffelungen hat, nicht erzeugt. Weiterhin kann gesagt werden, daß der Abschnitt der Nut 26, wo das thermoplastische Harz hereingeflossen war, nicht so sehr zu der Versiegelungsleistung beiträgt, denn er enthält Verunreinigungen, wie z. B. Ballaststoffe, vergrößert aber die Siegelungsfestigkeit. Ferner ist es von dem Standpunkt aus, die Tunnelbildung zu verhindern, welcher die versiegelte Zone durchdringt, welches eine Ursache für mangelhaftes Versiegeln ist, bevorzugt, daß die Breite der Nut teilweise verändert wird, z. B. in den zwei Längsendabschnitten 34 einer versiegelten Zone, in dem Rillenabschnitt (Faltlinie 35) eines Verpackungslaminatmaterials und in dem länglichen versiegelten Abschnitt 36, wo das Verpackungslaminatmaterial in drei Schichten liegt oder dergleichen. Durch teilweises Verändern der Breite der Nut kann der Fließzustand eines geschmolzenen thermoplastischen Harzes gesteuert werden, wie z. B. die Fließgeschwindigkeit des Harzes oder das Verhältnis der Fließmenge des geschmolzenen Harzes zu der Nut zu der Fließmenge des geschmolzenen Harzes aus dem Gratabschnitt oder dergleichen als Beispiel. 9 zeigt eine Nut 26, bei welcher ihre Breite etwas größer und ihre Tiefe an dem vorgenannten Rillenabschnitt 35 etwas geringer wurde.
Nach der vorliegenden Erfindung kann der Gratabschnitt 27 für das geschmolzene thermoplastische Harz, der neben der Außenseite auf der Schneidseite der Hochfrequenzspule gebildet ist, irgend etwas sein, welches Struktur bzw. Aufbau hat, das geschmolzene thermoplastische Harz zu führen, um aus der versiegelten Zone zu der Schneidseite zu fließen. Wie z. B. in den 3 und 7 gezeigt ist, kann ein Aufbau in einer Weise, bei der der Endkantenabschnitt auf der Schneidseite der Wirkfläche des Siegelgummis 24, der auf dem Gegenbacken 25 gebildet ist, mit dem Endkantenabschnitt auf der Schneidseite der Wirkfläche einer Hochfrequenzspule 22 in Berührung gebracht wird, welche auf dem Siegelbacken 23 gebildet ist, als Beispiel dienen. Zusätzlich kann gemäß Darstellung in den 4 und 8 ein Aufbau als Nut, die eine Auffüllung (im Sinne einer Pfütze) eines geschmolzenen thermoplastischen Harzes bilden kann, wobei die Auffüllung auf der Wirkfläche neben der äußeren Seite der Schneidseite der Hochfrequenzspule vorgesehen ist, auch als Gratabschnitt 28 verwendet werden. Wenn der Gratabschnitt 27 wie eine Nut aufgebaut ist, kann der Endabschnitt auf der Schneidseite der Wirkfläche des Siegelbackens 24 zu der Außenseite auf der Schneidseite der versiegelten Zone hin verlängert werden, so daß er einen Abschnitt der Nut bedeckt, und in diesem Falle kann Flüssigkeit, wie z. B. Saft, der in den Abschnitt 31, der geschnitten werden soll, oder nahe diesem bleibt, minimal gemacht werden, wenn die Druckteile 14 und 15 das schlauchförmige Verpackungsmaterial 21 mit einem Fluid drücken, wodurch das Fluid daran gehindert wird, wie z. b. Saft oder dergleichen, zu der geraden geschnittenen Papierkante abgesondert zu werden, und dies ist eine wirksame Gegenmaßnahme gegen Fungus oder Pilz im Ende des Papiers. Da aber die Hochfrequenzspulenseite des Gratabschnittes 27 des geschmolzenen thermoplastischen Harzes erwärmt, nicht aber gedrückt wird, erhält das geschmolzene thermoplastische Harz die Fähigkeit, aus der versiegelten Zone zu fließen.
Wie oben beschrieben, beinhaltet die Hochfrequenzwärmesiegelvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung eine Nut 26, die auf der Wirkfläche des Siegelbackens 23 neben der inneren Seite des Endabschnittes der Behälterinnenseite einer versiegelten Zone gebildet ist, wo ihre zwei rechten und linken Abschnitte gerundet und eingeengt sind, um eine gradlinige versiegelte Kante durch das hereinfließende geschmolzene thermoplastische Harz zu bilden, und beinhaltet ferner einen Gratabschnitt 27 für ein geschmolzenes thermoplastisches Harz, welches neben der Außenseite auf der Schneidseite einer Hochfrequenzspule gebildet ist. Hierdurch wird die thermoplastische Harzschicht in der innersten Fläche des Verpackungsmaterials in der versiegelten Zone erwärmt und durch die Preßtätigkeit des Siegelbackens 23 und Gegenbackens 25 gedrückt, der mit einem Heizmechanismus ausgestattet ist, und das geschmolzene thermoplastische Harz fließt herein und aus der Nut 26 und dem Gratabschnitt 27 heraus und fließt zu der Behälterinnenseite und Schneidseite hin zusammen mit dem Füller bzw. der Verfüllung, wie z. B. Saft, der wasserunlösliche Pflanzenfaser und Verunreinigungen enthält, wie z. B. Schmutz, der an der Oberfläche der thermoplastischen Harzschicht anhaftete, und das geschmolzene thermoplastische Harz, welches zu der Behälterinnenseite hingeflossen war, fließt in die Nut 26, um eine gradlinige versiegelte Kante zu bilden, und das geschmolzene thermoplastische Harz, welches zu der Schneidseite hin extrudiert war, fließt zu dem Gratabschnitt 27 und bildet eine Auffüllung aus thermoplastischem Harz (Harzpfütze). Folglich wird eine dünne Schicht aus thermoplastischem Harz gebildet, die exzellent versiegelt, wo es keine Verunreinigungen auf der Wirkfläche gibt, die nicht mit einer Nut 26 der versiegelten Zone versehen ist.
Unter Verwendung der Hochfrequenzwärmesiegelvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ermöglicht man das Erreichen einer hervorragenden Wärmeversiegelung, bei der eine mangelhafte Versiegelung selbst dann nicht erzeugt wird, wenn die Wärmeversiegelung unter harten Auflagen mit einem Fluid erfolgt, wenn z. B. ein pflanzlicher Saft, der an wasserunlöslichen Pflanzenfasern reich ist, gefüllt/verpackt wird. Die Einzelheiten des Mechanismus zum Erreichen dieser hervorragenden Wärmeversiegelung sind nicht klar, bei der Hochfrequenzwärmesiegelvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung kann jedoch der Fließzustand des geschmolzenen thermoplastischen Harzes gesteuert werden, wie z. B. die Fließgeschwindigkeit des Harzes oder das Verhältnis der Menge an geschmolzenem Harz, welche in die Nut geflossen war, zu der Menge geschmolzenen Harzes, welches aus dem Gratabschnitt z. B. geströmt war, und zwar dadurch, daß die Breite und die Tiefe der Nut 26, die in dem Endabschnitt auf der Behälterinnenseite der versiegelten Zone einbeschrieben ist, im Voraus so eingestellt werden, daß die Fließeigenschaften des geschmolzenen Harzes optimiert werden, insbesondere durch Einstellen der Fließeigenschaft des geschmolzenen Harzes für deren Optimierung durch teilweises Verändern der Breite der Nut 26. Man glaubt folglich, daß der Fluß des geschmolzenen Harzes, welches zu der Nut 26 der Behälterinnenseite hin herausfließt, und des geschmolzenen Harzes, welches zu der Schneidseite extrudiert wird, gleich mäßiger bzw. glatter wird, wodurch ein zufriedenstellendes Wärmeversiegeln selbst dann erhalten wird, wenn die Wärmeversiegelung unter harten Auflagebedingungen mit einem Fluid erfolgt.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Das Wärmeversiegeln unter Verwendung einer Hochfrequenzwärmesiegelvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung schafft die Möglichkeit, eine hervorragende Wärmesiegelung zu erhalten, wobei eine dünne Schicht von thermoplastischem Harz mit einem hervorragenden Versiegeln, wo es keine Verunreinigungen in der versiegelten Zone gibt, gebildet wird, und es wird kein mangelhaftes Versiegeln selbst beim Wärmesiegeln unter harten Auflagebedingungen mit einem Fluid erzeugt, wenn z. B. ein Gemüsesaft oder dergleichen mit reichlich wasserunlöslicher Pflanzenfaser gefüllt/verpackt wird. Darüber hinaus hat die Hochfrequenzwärmesiegelvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung auf ihrer Wirkfläche nicht eine Erhöhung oder eine Rippe, so daß die Möglichkeit gegeben wird, die Austauschperiode zu verlängern, wobei die Arbeitszeit länger wird. Durch die Erfindung kann auch eine versiegelte Zone einer dünnen Schicht gebildet werden, die nicht einen weiten Faserbereich einschließt, wodurch in wirksamer Weise eine Tunnelbildung verhindert wird.

1: Verpackungsmaterialbahn
2: Flüssigkeitszuführleitung
3: kissenförmiger Behälter
4: Quersiegelvorrichtung
5: Schneidvorrichtung
6: kastenförmiger Behälter
10: vertikale Stange
11: Heberahmen
12, 13: Schwingarm
14, 15: Druckteil
16: Armöffnungs-/Schließvorrichtung
20: Druckvorrichtung
21: schlauchförmiges Verpackungsmaterial
22: Hochfrequenzspule
23: Siegelbacken
24: Siegelgummi
25: Gegenbacken
26: in den Endabschnitt auf der Behälterinnenseite einer versiegelten Zone eingeschriebene Nut
27: Gratabschnitt aus thermoplastischem Harz
28: magnetisches Teil
29: rechter und linker Seitenabschnitt der Längsrichtung einer gesiegelten Zone
30: von der Seite abgewandter Abschnitt der Längsrichtung einer gesiegelten Zone
31: zu schneidender Abschnitt
32: Endabschnitt auf der Behälterinnenseite
33: Endabschnitt auf der Schneidseite
34: zwei Endabschnitte der Längsrichtung einer gesiegelten Zone
35: Rillenabschnitt (Faltlinie) eines Verpackungslaminatmaterials
36: längsgesiegelter Abschnitt eines Verpackungslaminatmaterials aus drei Schichten

Claims

Hochfrequenz-Heißsiegelvorrichtung mit einem Paar von öffnungs- und schließfähigen Druckteilen (14, 15), mit einer Hochfrequenz-Wärmeeinrichtung zum Formen eines Verpackungsmaterials (1) aus einem Laminat mit einer thermoplastischen Kunstharzschicht und einer leitenden Materialschicht in eine schlauchförmige Gestalt und zum Quer-Wärmesiegeln des schlauchförmigen Verpackungsmaterials (21) zusammen mit einem Fluid, wobei eine Hochfrequenz-Spule (22), die eine flache Wirkfläche bildet, auf einem der Druckteile eingerichtet ist und eine Nut (26) sowie ein Gratabschnitt (27) für ein geschmolzenes thermoplastisches Harz auf der Wirkfläche des Druckteils eingerichtet sind, welches mit der Hochfrequenz-Spule (22) ausgestattet war, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (26) in den Endabschnitt auf der Behälterinnenseite einer versiegelten Zone einbeschrieben ist und der Gratabschnitt (27) neben der Außenseite auf der Schneidseite der versiegelten Zone gebildet ist.
Hochfrequenz-Heißsiegelvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das andere Druckteil ein Siegelgummi mit einer Wirkfläche ist.
Hochfrequenz-Heißsiegelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die in dem Endabschnitt auf der Behälterinnenseite der versiegelten Zone einbeschriebene Nut (26) eine Nut mit einer Teilkurve ist, die über den ganzen Bereich der Längsrichtung längs der Behälterinnenseite der versiegelten Zone erweitert ist.
Hochfrequenz-Heißsiegelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Querschnitt der Nut (26) bogenförmig ist und die Tiefe der Nut nicht größer als eine Hälfte ihrer Breite ist.
Hochfrequenz-Heißsiegelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Breite der Nut (26) sich in ihrer Längsrichtung ändert.
Hochfrequenz-Heißsiegelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein bandförmiges magnetisches Teil (28) neben der Außenseite auf der Behälterinnenseite einer Hochfrequenz-Spule (22) vorgesehen ist.