DE60213610T2

DE60213610T2 - Siegelbacke

Info

Publication number: DE60213610T2
Application number: DE2002613610
Authority: DE
Inventors: Reinhard Kupfer; Roland Palmquist
Original assignee: Tetra Laval Holdings and Finance SA
Current assignee: Tetra Laval Holdings and Finance SA
Priority date: 2002-10-24
Filing date: 2002-10-24
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2022-10-25
Also published as: MXPA05004200A; US20060124626A1; RU2005115841A; CN100519349C; BR0315581B1; WO2004037651A1; ES2266382T3; JP4381308B2; CN1688483A; AU2003275974A1; BR0315581A; EP1413520A1; KR20050083686A; JP2006503762A; EP1413520B1; EP1554178A1; US7348525B2; ATE334885T1; RU2348838C2; DE60213610D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Siegelbacke für die Herstellung einer Siegelnaht in einem heißsiegelfähigen Verpackungsmaterial. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Siegelnaht mit einer solchen Siegelbacke, ein Induktionssiegelgerät mit Siegelbacke sowie eine Verpackungsmaschine mit Induktionssiegelgerät.
Viele fließfähige Lebensmittelprodukte, wie zum Beispiel Fruchtsaft, pasteurisierte oder ultrahocherhitzte Milch, Wein, Tomatensoße usw. werden in Verpackungen verkauft, die aus sterilisiertem Verpackungsmaterial hergestellt sind.
Bekannt sind quaderförmige Milchpackungen, die durch Falten und Versiegeln von laminiertem Verpackungsmaterial mit einer Mehrschichtstruktur gebildet sind, die eine Faserstoffschicht, zum Beispiel Papier, besitzt, die auf beiden Seiten mit Schichten von heißsiegelfähigem Kunststoffmaterial, zum Beispiel Polyethylen, bedeckt ist. In manchen Anwendungsfällen, insbesondere im Falle von sterilen Verpackungen von Produkten mit sehr langer Haltbarkeit, wie zum Beispiel Orangensaft oder Tomatensoße, wird im allgemeinen ein Verpackungsmaterial verwendet, das eine Barriereschicht, zum Beispiel eine Aluminiumschicht, aufweist, die auf einer Schicht von heißsiegelfähigem Kunststoffmaterial aufgebracht ist und selbst wiederum von einer anderen Schicht von heißsiegelfähigem Kunststoffmaterial bedeckt ist.
Solche Verpackungen werden typischerweise auf vollautomatischen Schlauchbeutelverpackungsmaschinen hergestellt und befüllt. Die Verpackungsmaterialbahn wird in der Verpackungsmaschine beispielsweise durch Aufbringen eines chemischen Sterilisationsmittels, wie zum Beispiel einer Wasserstoffperoxidlösung, sterilisiert. Das chemische Sterilisationsmittel wird nach der Sterilisierung entfernt. Dies kann beispielsweise durch Verdampfen des Mittels durch Aufheizen der Oberfläche der Bahn erfolgen. Das sterilisierte Verpackungsmaterial wird dann in einer geschlossenen, sterilen Umgebung gehalten und wird gefaltet und in Längsrichtung versiegelt, um einen kontinuierlichen Schlauch zu bilden.
Dieser Schlauch wird kontinuierlich in einer ersten meist vertikalen Richtung bewegt, wird mit den sterilisierten oder steril verarbeiteten Lebensmitteln gefüllt und dann von zwei Paaren von Backen gegriffen, die das Verpackungsmaterial erhitzen und pressen, so daß eine Oberflächenverschmelzung von aneinander anliegenden thermoplastischen Schichten erreicht wird, um eine fluiddichte Verschweißung zu erhalten. Diese Verschweißung in Querrichtung wird oftmals auch als Quersie gelnaht bezeichnet. Für Verschweißungen oder Versiegelungen dieser Art werden meistens sogenannte Heiß- oder Siegelbacken verwendet, die zwischen sich die zu versiegelnden Verpackungsmaterialien aufnehmen und sie bei gleichzeitiger Wärmezuführung zusammenpressen können, so daß die zwischen den Siegelbacken zusammengepreßten und aneinanderliegenden Kunststoffschichten miteinander verschmelzen und eine dichte und dadurch mechanisch dauerhafte Schweißstelle bilden. Die Backenpaare können entweder durch zwei Siegelbacken, die beide jeweils eine Heizvorrichtung aufweisen, gebildet werden, oder es kann nur eine Siegelbacke verwendet werden, die auf eine als Gegenlager dienende Gegenbacke aufgepreßt wird.
Häufig werden Siegelbacken verwendet, die dünne Metallbänder aufweisen, die auf einem isolierenden Material, meist Keramik, angeordnet sind. Zum Erhitzen der Metallbänder wird ein kurzer Stromimpuls durch die Bänder geleitet, die dadurch in sehr kurzer Zeit auf hohe Temperaturen erwärmt werden. Die in den metallischen Bändern erzeugte Wärme wird aufgrund der direkten Kontaktverbindung auf das Verpackungsmaterial übertragen, so daß die sich aufgrund des Preßdruckes, der von dem Backenpaar ausgeübt wird, berührenden Verpackungsschichten miteinander verschmolzen werden.
Meist weisen die Siegelbacken zwei in etwa parallel zueinander verlaufende Heizbänder auf, die zwei entsprechende Quersiegelnähte erzeugen, so daß mit Hilfe einer Schneid- bzw. Trenneinrichtung das Verpackungsmaterial zwischen den beiden Quersiegelnähten aufgetrennt werden kann, um einzelne verschlossene Verpackungen zu erhalten.
Wie bereits ausgeführt, wird der Abschnitt des Verpackungsschlauches, der zwischen dem Backenpaar eingeklemmt ist, durch die auf zumindest einem der Backen aufgebrachte Heizvorrichtung heiß verschmolzen, so daß die zwei Schichten von heißsiegelfähigem Kunststoffmaterial, die fest zwischen den Backen gehalten werden, lokal aufschmelzen.
Bei der Verwendung eines Verpackungsmaterials mit einer elektrisch leitfähigen Schicht, wie zum Beispiel Aluminium, kann das Verpackungsmaterial auch durch Verwendung eines sogenannten Induktionsheizprozesses versiegelt werden, bei dem, wenn der Schlauch von den Backen zusammengepreßt wird, ein Wirbelstrom in der Aluminiumschicht induziert wird, um die Aluminiumschicht lokal zu erhitzen und damit lokal die heißsiegelfähigen Schichten, die der Aluminiumschicht benachbart sind, aufzuschmelzen.
In diesen Fällen wird die Heizvorrichtung der Siegelbacke aus einem Induktor gebildet, an den eine Hochfrequenzspannung angelegt werden kann. Der Induktor besteht meist aus einem oder mehreren Induktionsbalken, die aus elektrisch leitfähigem Material hergestellt sind und sich parallel zu der zu erstellenden Quersiegelnaht erstrecken. Nachdem das schlauchförmige Verpackungsmaterial zwischen den mit Induktor bestückten Backen eingeklemmt wird, kann durch den Induktor ein Wir belstrom in das schlauchförmige Verpackungsmaterial induziert werden und das Material auf die erforderliche Versiegelungstemperatur aufgeheizt werden. Bei dieser Ausführungsform besitzt die andere Backe meist keinen Induktor, sondern hat lediglich Druckplatten meist aus Elastomermaterial, die mit den Induktionsbalken zusammenarbeiten.
Eine solche Siegelbacke mit Induktionsheizvorrichtung ist beispielsweise aus der WO 00/20279 bekannt. Eine Siegelbacke der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art ist aus der EP-A1-0 484 998 bekannt.
Weiterhin offenbart US-A-4,704,509 eine Anordnung zum Versiegeln von thermoplastisch beschichtetem Verpackungsmaterial. Diese Anordnung weist einen Induktor auf, der mit einer Stromquelle verbindbar ist, die aus einer U-förmigen Schleife eines elektrisch leitenden Materials besteht. Ein Kern aus Ferritmaterial ist zwischen den Schenkeln des U angeordnet und als lokale Einfügungen aus Ferritmaterial höherer Permeabilität als die umgebenden Abschnitte des Kerns. Die örtlichen Einfügungen sind in Bereichen der Siegelanordnung angebracht, wo in der Siegelverbindung eine feste örtliche Erwärmung erforderlich ist.
Bei dem Abfüllen von fließfähigen Lebensmitteln, die kleine feste Teilchen, wie zum Beispiel Kerne oder (Fruchtfleisch-)Fasern, enthalten, kann es jedoch passieren, daß die festen Teilchen sich während des Schmelzens der Quersiegelnaht zwischen den Backen befinden. Dies kann dazu führen, daß die Quersiegelnaht weniger dauerhaft oder im schlimmsten Fall sogar von Anfang an undicht ist. Eine solch mangelhafte Quersiegelnaht wird jedoch meist nicht unmittelbar während des Verpackungsprozesses bemerkt. Die auftretende Undichtigkeit ist meistens so gering, daß das verpackte Produkt zunächst nicht aus der Verpackung austritt. Allerdings gelangen in der Umgebung befindliche Bakterien durch die defekte Quersiegelnaht in das Produkt. Dies kann zu Gärungs- und Fäulnisprozessen des Lebensmittelprodukts führen, wodurch der Druck innerhalb der Verpackung deutlich ansteigt und die Quersiegelnaht früher oder später bricht. Auch wenn dies bei den herkömmlichen Siegelverfahren nur einen Anteil von weniger als 0,1% der Verpackungen betrifft, kann eine defekte Quersiegelnaht erhebliche nachteilige Auswirkungen haben, insbesondere, wie dies häufig der Fall ist, wenn die fertigen Verpackungen in großer Stückzahl auf Paletten gelagert werden. Wird hier eine Quersiegelnaht undicht, so ergießt sich der Inhalt der defekten Verpackung über alle darunterliegenden Verpackungen, so daß häufig auch die unbeschädigten Verpackungen aufgrund ihrer verschmutzten Außenwand nahezu unverkäuflich sind.
Die verwendeten Verpackungsbahnen weisen meist bereits Falzlinien auf, an denen das Verpackungsmaterial zur Erstellung der im allgemeinen quaderförmigen Verpackung gefalzt wird. Meist sind Längs- und Querfalzlinien vorgesehen, die bei der fertig befüllten und gefalteten Verpackung unter anderem die Quer- bzw. Längskanten der quaderförmigen Verpackung bilden. An den Schnittpunkten dieser Linien bzw. Kanten ist die Gefahr der Undichtigkeit besonders groß.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Siegelbacke zur Verfügung zu stellen, mit der eine dichte und dauerhaft haltbare Siegelnaht erzeugt werden kann, selbst wenn sich feste Bestandteile des Abfüllproduktes zwischen den sich aufeinander zu bewegenden Backen verfangen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Siegelbacke, ein Verfahren, eine Siegelvorrichtung und eine Verpackungsmaschine gelöst, wie sie in den Ansprüchen 1, 13, 14 und 15 definiert sind.
In zahlreichen Versuchen wurde festgestellt, daß vorzugsweise die Heizvorrichtung und das Druckelement um mindestens 0,1 mm, vorzugsweise zwischen 0,25 mm und 3 mm, besonders bevorzugt zwischen 0,5 mm und 1,5 mm, voneinander beabstandet sind.
Die Heizvorrichtung kann prinzipiell auf vielfältige Art und Weise ausgestaltet sein. So kann sie beispielsweise aus einem dünnen Draht bestehen, der im Bedarfsfalle mit einem Gleichstrom beaufschlagt wird, um den Draht kurzfristig auf hohe Temperatur aufzuheizen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß, wenn Verpackungsmaterial mit einer elektrisch leitfähigen Schicht verwendet wird, es besonders vorteilhaft ist, wenn die Heizvorrichtung ein Induktor ist. In diesem Falle wird an den Induktor eine Hochspannung angelegt, so daß in der elektrisch leitfähigen Schicht des Verpackungsmaterials ein Wirbelstrom induziert werden kann, der wiederum zu einem lokalen Aufheizen der entsprechenden heißsiegelfähigen Schichten führt. In diesem Fall sollte das Druckelement aus einem nicht leitfähigen Material bestehen. Eine besonders haltbare Siegelnaht wurde nämlich erreicht, wenn das Druckelement völlig getrennt von der Heizvorrichtung ist, d.h. selbst weder erhitzt wird noch einen Wirbelstrom induziert.
Das Druckelement besteht vorzugsweise aus einem hochfesten und hochsteifen Material. Beispielsweise kommt hier eine Keramik oder ein thermoplastischer Kunststoff in Frage. Als besonders geeignet haben sich die Polyaryletherketone und hier insbesondere das Polyetheretherketon (PEEK) erwiesen. Die Polyaryletherketone gehören zu den in einem weiten Temperaturbereich hochfesten und -steifen Kunststoffen. Mit Vorteil kommt faserverstärktes PEEK zum Einsatz, dem Glas- und/oder Kunststoffasern und gegebenenfalls Gleitzusätze, wie PTFE und Graphit, zugefügt sind. Die genannten Materialien haben sich hinsichtlich der Verschleißfestigkeit und insbesondere hinsichtlich der Qualität der zu erstellenden Siegelnaht als besonders vorteilhaft erwiesen.
Es hat sich gezeigt, daß das Druckelement nicht unbedingt über die gesamte Länge der Heizvorrichtung angeordnet sein muß. Zur Verstärkung der Siegelnaht ist vielmehr eine Länge des Druckelements zwischen 2 und 30 mm, vorzugsweise zwischen 4 und 15 mm, besonders bevorzugt zwischen 7 und 9 mm, zweckmäßig. Dabei wird die Länge des Druckelementes parallel zu der zu erstellenden Siegelnaht gemessen.
Obgleich das Backenpaar zur Erzeugung der Siegelnaht im allgemeinen sehr schnell zusammengepreßt wird, führt dies dennoch innerhalb des Verpackungsschlauches zu einer Umverteilung des flüssigen Produktes. Insbesondere kurz vor der Berührung der beiden Verpackungsbahnen aufgrund des Zugreifens der Backen, erhöht sich die Strömungsgeschwindigkeit im Bereich der Backen stark. Durch das Vorsehen des erfindungsgemäßen Druckelements, das über die Siegelfläche vorsteht, wird daher ein Bereich definiert, der während des Schließens der Backen einen kleineren Querschnitt hat als die umliegenden Bereiche, an denen kein Druckelement angeordnet ist. Dies führt zu einem beschleunigten Abfluß von festen Bestandteilen in dem flüssigen Produkt, so daß, obgleich das Druckelement nicht entlang der gesamten Heizvorrichtung angeordnet ist, die Qualität der Siegelnaht noch verbessert werden kann.
Das Druckelement trifft also beim Versiegeln des Verpackungsmaterials auf die in Längsrichtung verlaufende Falzlinie, da an dieser Stelle die Wahrscheinlichkeit einer Undichtigkeit am größten ist.
Für die Herstellung der Verpackung wird im allgemeinen, nachdem die Quersiegelnaht hergestellt worden ist, diese um 180° umgefaltet. Die entstehenden Laschen werden dann in Richtung der Bodenfläche der Verpackungen umgebogen.
Dies hat jedoch zur Folge, daß es in der Nähe der Falzlinien Bereiche gibt, an denen das Verpackungsmaterial um 180° gebogen ist. Dies kann möglicherweise zu einer Beschädigung der Zellstoff- oder Barriereschicht führen. Daher ist bereits in der EP 0 936 150 vorgesehen worden, die Falzlinien in den Bereichen, die im zusammengefalteten Zustand eine Biegung von 180° erfahren, zu unterbrechen und durch zwei gegenüber der eigentlichen Falzlinie leicht versetzten Hilfsfalzlinien zu ersetzen. Dies hat zur Folge, daß der Biegeradius größer wird und die Gefahr des Brechens der Zellstoffasern minimiert wird.
Diese Hilfsfalzlinien sind jedoch in unmittelbarer Nähe der geplanten Heißsiegelnaht angeordnet. Da die Hilfsfalzlinien des verwendeten Verpackungsmaterials leicht über die Oberfläche des Verpackungsmaterials hervorstehen, können unter Umständen bei der Versiegelung zwischen den Hilfsfalzlinien feste Bestandteile des zu verpackenden Produkt eingeklemmt werden, so daß die mit den Siegeleinheiten des Standes der Technik hergestellten Siegelnähte keine dauerhafte Verbindung herstellen. Versuche haben gezeigt, daß bei undichten Verpackungen die Undichtigkeitsstelle sehr häufig im Bereich der Hilfslinien liegt.
Daher wird das Druckelement so angeordnet, daß es beim Zusammenfahren der Backen in unmittelbarer Umgebung der Doppelhilfslinie auf das Verpackungsmaterial auftrifft. Durch diese Maßnahme konnte bei dem beschriebenen Verpackungsmaterial die Ausschußrate aufgrund defekter Quersiegelnähte deutlich reduziert werden.
Es hat sich gezeigt, daß die Länge des Druckelements mit Vorteil in etwa der Länge der Hilfslinien entspricht.
Eine weitere besonders zweckmäßige Ausführungsform der Siegelbacke sieht vor, daß zwei stab- oder balkenförmige Heizvorrichtungen vorgesehen sind. Dadurch können zwei Siegelnähte auf einmal erzeugt werden. Mit Vorteil ist zwischen den beiden Heizvorrichtungen eine Schneid- bzw. Trennvorrichtung oder zumindest eine Öffnung für eine Schneid- bzw. Trennvorrichtung vorgesehen. Mit der Schneid- bzw. Trennvorrichtung kann der verschweißte Verpackungsschlauch zwischen den beiden Quersiegelnähten aufgetrennt werden, um einzelne Verpackungen zu bilden.
Mit Vorteil wird jeder Heizvorrichtung mindestens ein Druckelement, vorzugsweise zwei Druckelemente, zugeordnet. Da jede Heizvorrichtung eine eigene Heißsiegelnaht erzeugt, kann durch Vorsehen des erfindungsgemäßen Druckelements die Qualität der Heißsiegelnaht erhöht werden. Die Druckelemente sollten möglichst so angeordnet sein, daß alle Druckelemente während des Heißschmelzens auf in Längsrichtung verlaufende Faltlinien, die bevorzugt Prägelinien sind, treffen.
In einer weiteren besonders zweckmäßigen Ausführungsform beträgt das Verhältnis der Länge der Heizvorrichtung zu der Länge des Druckelements zwischen 5:1 und 25:1, vorzugsweise zwischen 10:1 und 20:1, besonders bevorzugt etwa 15:1.
Eine weitere Verbesserung der Siegelnaht kann dadurch erzielt werden, daß die Heizvorrichtung abschnittweise von einer Einlage aus einem magnetischen Material umgeben ist und das Druckelement in diesem Abschnitt angeordnet ist. Durch das magnetische Material wird die von dem Induktor in die elektrisch leitfähige Verpackungsmaterialschicht eingebrachte Energie lokal erhöht. Auch diese Maßnahme führt dazu, daß sich die Siegelnaht etwas verbreitert, so daß gerade im Bereich, in dem das erfindungsgemäße Druckelement angeordnet ist, eine äußerst sichere und haltbare Verbindung entsteht.
Das magnetische Material kann aus einer ganzen Reihe von Materialien, die die Induktionswirkung verstärken, ausgewählt werden. Besonders bevorzugt kommt hier ein nicht leitfähiges Material zum Einsatz. Beispielsweise kann Ferrotron^® verwendet werden.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Druckelement in Längsrichtung der Siegelbacke verschiebbar bzw. einstellbar. Dadurch kann ein und dieselbe Siegelbacke auf verschiedene Verpackungen mit unterschiedlich angeordneten Falzlinien optimal eingestellt werden, so daß das Druckelement während des Ineingrifftretens mit dem Verpackungsmaterial auf eine in Längsrichtung verlaufende Prägelinie trifft.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Induktionssiegelgerät für das Heißsiegeln von Verpackungsmaterial. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung auch eine Verpackungsmaschine, in der fließfähige Materialien in einen aus mit Prägelinien versehenen Materialbahn aus Verpackungsmaterial gebildeten Schlauch eingefüllt werden, der Schlauch in einer Versiegelungseinheit mit einer Quersiegelnaht versehen und der Schlauch im Bereich der Quersiegelnaht getrennt wird.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform sowie der zugehörigen Figuren. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer Schlauchbeutelverpackung,
2 eine Ansicht des Verpackungsmaterials zur Herstellung der Schlauchbeutelverpackung von 1 mit eingezeichneten Falzlinien,
3 eine Ansicht der erfindungsgemäßen Segelbacke in Explosionsansicht,
4 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Siegelbacke von 3,
5 eine Seitenansicht, eine Ansicht von oben sowie eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Druckelements und
6 eine Seitenansicht einer Draufsicht sowie eine perspektivische Ansicht einer Einlage.
In 1 ist eine bekannte Schlauchbeutelverpackung 1, wie sie beispielsweise zur Aufnahme von Milch dient, gezeigt. Zur Herstellung einer solchen Verpackung wird laminiertes Verpackungsmaterial in Form einer Bahn mit vorher eingebrachten Falzprägelinien, wie sie in 2 gezeigt ist, kontinuierlich einer Verpackungsmaschine zugeführt. Die Bahn wird sterilisiert und dann gebogen und in Längsrichtung versiegelt, so daß sie einen Schlauch bzw. ein Rohr aus Verpackungsmaterial bildet. Die in Längsrichtung verlaufende Siegelnaht ist in 1 nicht zu erkennen, da sie sich an der Rückseite der Verpackung befindet.
Der Verpackungsschlauch bildet eine Verlängerung der sterilen Kammer und wird kontinuierlich mit sterilen oder steril behandelten flüssigen Lebensmittelprodukten befüllt. Der in Längsrichtung versiegelte Schlauch wird dann zwischen Paaren von Siegelbacken eingeklemmt, die den Schlauch in Querrichtung versiegeln. Die Quersiegelnähte sind in 1 mit der Bezugszahl 19 versehen. Zum besseren Verständnis sind in 1 und 2 gleiche Positionen bzw. Linien mit den selben Bezugszahlen versehen worden. In 1 ist die Vorderseite 2 und die Seitenwand 3 der Schlauchbeutelverpackung zu sehen. Weiterhin sind die Längskanten 10 und 11 sowie die Querkanten 8 und 9, die die Vorderseite 2 der Schlauchbeutelverpackung 1 begrenzen, gezeigt. Die entsprechenden Prägelinien sind in 2 dargestellt. Die vordere Fläche 2 wird von den Eckpunkten 4, 5, 6 und 7 begrenzt.
Weiterhin sind in den 1 und 2 die obere und untere Endfalzlinien 13, 12 zu erkennen. Die Schlauchbeutelverpackung weist eine Tülle 15 und eine Ausgußfalzlinie 14 auf. Nachdem mit Hilfe der Siegelbacken die Quersiegelnaht 19 an der Verpackung 1 angebracht worden ist, wird die Quersiegelnaht um die Linie 12 umgefalzt. Dies führt dazu, daß im Bereich der Falznaht 12 das Verpackungsmaterial um 180° in einer ersten Richtung umgebogen wird. Dadurch wird eine Zugspannung in dem sterilen Material erzeugt.
Nachdem das untere Ende der Verpackung flach auf den Boden der Verpackung gefaltet worden ist, wird die dreieckige Lasche ebenfalls flach auf den Boden der Verpackung gefaltet. Das Material in dem in 1 vergrößerte dargestellten Bereich wird somit ein zweites Mal um 180° in einer zweiten Richtung gebogen. Um den damit verbundenen Materialstreß etwas abzubauen, wird häufig die untere Falzprägelinie 12 im Bereich, in dem sich die untere Falzprägelinie 12 und die Seitenfalzprägelinie 10 schneiden würden, unterbrochen und statt dessen zwei Hilfsprägelinien 17, 18 angebracht, die parallel zueinander verlaufen und etwas gegenüber der unteren Endfalzprägelinie 12 versetzt sind. Dies hat den Vorteil, daß in diesem Bereich der Krümmungsradius etwas erhöht wird, so daß Materialbruch wirksam verhindert werden kann.
Alle in 2 gezeigten Falzprägelinien sind jedoch im allgemeinen so ausgebildet, daß sie auf der Innenseite des Verpackungsmaterials Erhebungen bilden. Um die Quersiegelnähte 19 anzubringen, muß der Schlauch mit Hilfe von entsprechenden Backen zusammengedrückt werden. Durch die zusätzlichen Erhebungen auf der Innenseite des Verpackungsmaterials aufgrund der Hilfsfalzprägelinien 17, 18 werden die sich gegenüberstehenden Verpackungsmaterialschichten an dieser Stelle zuerst berühren. Dabei kann es passieren, daß in dem abzufüllenden flüssigen Nahrungsmittelprodukt enthaltene feste Teilchen, wie z. B. Fruchtfleischfasern oder Kerne zwischen den Falzprägelinien eingefangen werden. Wird dann die Quersiegelnaht mit Hilfe einer Siegeleinheit gebildet, so können unter Umständen die zwischen den Hilfsprägelinien eingefangenen festen Teilchen eine durchgehende Quersiegelnaht verhindern, was die oben beschriebenen Nachteile nach sich ziehen kann.
In den 3 bis 5 sind eine erfindungsgemäße Siegelbacke bzw. Teile davon dargestellt.
3 zeigt eine Ausführungsform einer Siegelbacke in einer Explosionsansicht. Deutlich zu erkennen ist der Siegelbackenkörper 20, der mit Hilfe der Schrauben 26, 27 an einer Halterung befestigt werden kann. Auf dem Siegelbackenkörper 20 befindet sich ein sogenannter Kern, der zur Verstärkung des von dem Induktor 22 erzeugten elektromagnetischen Feld dient. Der Induktor 22 besteht aus zwei miteinander verbundenen stabförmigen elektrischen Leitern mit entsprechenden Anschlüssen. Dieser Induktor dient als Heizeinrichtung. Wird an den Induktor 22 an die elektrischen An schlüsse 28 eine Hochspannung angelegt, so wird das von dem Induktor 22 erzeugte elektromagnetische Wechselfeld von dem Kern 21 verstärkt und wird in der elektrisch leitfähigen Schicht des Verpackungsmaterials Wirbelströme erzeugen und dadurch diese Schicht erwärmen.
Da die elektrisch leitfähige Schicht im Verpackungsmaterial üblicherweise sehr dünn ist, reicht die Erwärmung des Verpackungsmaterials aus, um die heißsiegelfähigen Schichten, die die elektrisch leitfähige Schicht umgeben, zum Schmelzen zu bringen.
Weiterhin dargestellt ist ein Keramikeinsatz 23, der das erfindungsgemäße Druckelement bildet. Der Keramikeinsatz 23, der in 5 in drei verschiedenen Ansichten dargestellt ist, hat einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt und ist derart angeordnet, daß zwischen seinen beiden Schenkeln die beiden stabförmigen Induktoren angeordnet sind. Die beiden Spitzen der U-Schenkel sind so ausgebildet, daß sie etwas über die Oberfläche des Siegelbackenkörpers 20 hervorstehen. Sie sind daher mit abgerundeten Stirnflächen ausgebildet, wie in 5 oben zu sehen ist, um eine Beschädigung des Verpackungsmaterials während des Klemmvorgangs zu vermeiden.
Die beiden U-Schenkel des in 3 und 5 gezeigten Keramikeinsatzes bilden jeweils ein Druckelement und stehen beide über den Siegelbackenkörper 20 hervor.
Die Druckelemente sind derart angeordnet, daß sie in dem in 1 vergrößert dargestellten Bereich mit der Verpackungsbahn in Berührung kommen. Dies ist im wesentlichen der Bereich, in dem die gedachte Verlängerung der Längsfalzprägelinien die Verlängerung der unteren Endfalzprägelinie schneidet.
Zusätzlich sind Einlagen 24 aus Ferrotron^® dargestellt. Diese Einlagen, die in 6 in drei Ansichten noch einmal vergrößert gezeigt sind, sind aus einem nicht leitenden magnetischen Material und dienen dazu, lokal in unmittelbarer Umgebung der Druckelemente 23 das von dem Induktor 22 erzeugte elektromagnetische Wechselfeld zu verstärken, so daß lokal in dem in 1 vergrößert dargestellten Bereich eine höhere Energie induziert und damit eine größere Wärmemenge eingebracht wird.
In der 3 sind weitere Einlagen 25 aus Ferrotron^® gezeigt, die an den Enden der Induktorbalken 22 angeordnet sind. Diese dienen lediglich dazu, an den Enden das induzierte Feld zu verstärken, da die induzierten Wirbelströme zwangsläufig geschlossen sein müssen, so daß ohne Verwendung der Ferrotroneinsätze 25 im Bereich der Enden der Induktorstäbe etwas weniger magnetische Energie in die Verpackungsbahn induziert würde.
4 zeigt eine Draufsicht auf die Siegelfläche der erfindungsgemäßen Siegelbacke. Deutlich zu erkennen ist der Induktor 22, der in dem Siegelbackenkörper 20 mit seinem Anschluß 28 aufge nommen ist. Weiterhin zu erkennen sind die Druckelemente 23, von denen zwei auf jeder Seite der Induktorstäbe 22 angeordnet sind.
Der Siegelbackenkörper 20 weist zwischen den beiden Induktorstäben 22 eine Ausnehmung 29 auf, die dafür vorgesehen ist, eine Trenn- bzw. Schneideinrichtung aufzunehmen, um den Verpackungsschlauch zwischen den beiden von den Induktorstäben 22 gebildeten Quersiegelnähten abzuschneiden.

1: Schlauchbeutelverpackung
2: großes Seitenwandfeld
3: kleines Seitenwandfeld
4: linker unterer Eckpunkt
5: rechter unterer Eckpunkt
6: linker oberer Eckpunkt
7: rechter oberer Eckpunkt
8: untere Querkante bzw. untere Querfalzlinie
9: obere Querkante bzw. obere Querfalzlinie
10: linke Längskante bzw. linke Längsfalzlinie
11: rechte Längskante bzw. rechte Längsfalzlinie
12: untere Endfalzlinie
13: obere Endfalzlinie
14: Ausgießfaltlinie
15: obere Laschenfaltlinie
16: untere Laschenfaltlinie
17: obere Hilfsfaltlinie
18: untere Hilfsfaltlinie
19: Quersiegelnähte
20: Siegelbackenkörper
21: Kern
22: Induktor
23: Druckelement
24, 25: Einlagen
26, 27: Schraube
28: elektrische Anschlüsse
29: Ausnehmung

Claims

Siegelbacke für die Herstellung einer Siegelnaht (19) in einem heißsiegelfähigen Material einer Verpackung mit einer Siegelfläche, die dafür vorgesehen ist, mit dem heißsiegelfähigen, Längsfalzlinien (10, 11) aufweisenden Material in Kontakt zu treten, und einer stab- oder balkenförmigen Heizvorrichtung (22), die dafür vorgesehen ist, das heißsiegelfähige Material aufzuheizen, wobei an der Siegelfläche zwei stab- oder balkenförmige und sich im wesentlichen parallel zu der Heizvorrichtung (22) und an zwei Abschnitten der Länge der Heizvorrichtung (22) erstreckende Druckelemente (23) vorgesehen sind, die über die Siegelfläche und in einem Abstand von der Heizvorrichtung (22) vorstehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckelemente (23) derart angeordnet sind, daß sie Jeweils beim Versiegeln des Verpackungsmaterials auf eine in Längsrichtung verlaufende Falzlinie (10, 11) treffen.
Siegelbacke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Heizvorrichtung (22) und das Druckelement (23) im Abstand von mindestens 0,1 mm voneinander angeordnet sind, vorzugsweise in einem Abstand von zwischen 0,25 mm und 3 mm und besonders bevorzugt zwischen 0,5 mm und 1,5 mm.
Siegelbacke nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung (22) mit einem Induktor versehen ist und das Druckelement (23) aus einem nicht leitfähigen Material besteht.
Siegelbacke nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckelement (23) aus einem keramischen Material oder einem thermoplastischen Material, vorzugsweise aus PEEK besteht.
Siegelbacke nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckelement (23) eine Länge zwischen 2 und 30 mm, vorzugsweise zwischen 4 und 15 mm, besonders bevorzugt zwischen 7 und 9 mm hat.
Siegelbacke nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei stab- oder balkenförmige Heizvorrichtungen vorgesehen sind.
Siegelbacke nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den zwei Heizvorrichtungen eine Schneid- bzw. Trennvorrichtung oder eine Öffnung für eine Schneid- oder Trennvorrichtung vorgesehen ist.
Siegelbacke nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Heizvorrichtung mindestens ein Druckelement (23), vorzugsweise zwei Druckelemente (23), zugeordnet sind.
Siegelbacke nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Länge der Heizvorrichtung zu der Länge des Druckelementes (23) zwischen 5:1 und 25:1, vorzugsweise zwischen 10:1 und 20:1, besonders bevorzugt etwa 15:1 beträgt.
Siegelbacke nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung abschnittsweise von einer Einlage aus einem magnetischen Material (24, 25) umgeben ist und das Druckelement (23) in diesem Abschnitt angeordnet ist.
Siegelbacke nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage aus einem nicht leitfähigen Material, vorzugsweise aus Ferrotron (24, 25) besteht.
Siegelbacke nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckelement (23) in Längsrichtung der Siegelbacke verschiebbar ist.
Verfahren zur Herstellung einer Siegelnaht (19) in einem heißsiegelfähigen Material einer Verpackung mit einer Siegelbacke mit einer Siegelfläche, die dafür vorgesehen ist, mit dem heißsiegelfähigen, Längsfalzlinien (10, 11) aufweisenden Material in Kontakt zu treten, und mit einer stab- oder balkenförmigen Heizvorrichtung (22), die dafür vorgesehen ist, das heißsiegelfähige Material aufzuheizen, wobei an der Siegelfläche zwei stab- oder balkenförmige und sich im wesentlichen parallel zu der Heizvorrichtung (22) und an zwei Abschnitten der Länge der Heizvorrichtung (22) erstreckende Druckelemente (23) vorgesehen sind, über die Siegelfläche vorstehen und von der Heizvorrichtung (22) beabstandet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Verpackungsmaterial mit den Längsfalzlinien (10, 11) etwa quer zu der Siegelnaht (19) zugeführt wird und daß die Druckelemente (23) der Siegelbacke so angeordnet sind, daß sie jeweils beim Versiegeln des Verpackungsmaterials auf eine in Längsrichtung verlaufende Falzlinie (10, 11) treffen.
Induktionssiegelvorrichtung für das Heizsiegeln von Verpackungsmaterial mit einer Siegelbacke nach einem der Ansprüche 4 bis 12, die dafür vorgesehen ist, durch Pressen und Erhitzen von siegelfähigem Verpackungsmaterial zwischen der Siegelbacke und einer Gegenbacke eine Siegelnaht zu erzeugen.
Verpackungsmaschine, in der fließfähiges Material in einen aus einer mit Falzlinien (12, 13) versehenen Materialbahn aus Verpackungsmaterial gebildeten Schlauch (1) eingefüllt wird, der Schlauch (1) in einer Versiegelungseinheit mit einer Quersiegelnaht (19) versehen und der Schlauch im Bereich der Quersiegelnaht (19) getrennt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Versiegelungseinheit mit einer Siegelbacke nach einem der Ansprüche 1 bis 12 versehen ist.