DE69323098T2

DE69323098T2 - Verfahren und vorrichtung zum verschliessen von oben offenen behältern

Info

Publication number: DE69323098T2
Application number: DE69323098T
Authority: DE
Inventors: Bakker; Williams
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-04-27
Filing date: 1993-10-05
Publication date: 1999-09-02
Anticipated expiration: 2013-10-06
Also published as: CA2094978C; US5511360A; US5249410A; DE69323098D1; WO1995009766A1; EP0719227B1; CA2094978A1; AU4813793A; US20030012920A1; AU701133B2; EP0719227A1

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft das Verschließen von oben offenen Behältern unter Verwendung einer aufschrumpfbaren Kunststoffolie. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren zum Verschließen solcher Behälter und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Eine besondere Anwendung ist das Verschließen von Nahrungsmitteln oder Getränken innerhalb der Behälter, obwohl die Anwendungen nicht auf Nahrungsmittel und Getränke beschränkt sind.

Stand der Technik

In der Fastfood-Industrie ist es augenblicklich typisch, Getränke in einem Papier-, Kunststoff oder anderem Wegwerfbehälter, der mit einem vorgeformten Kunststoffdeckel überdeckt ist, zu servieren. Der Kunststoffdeckel paßt genau über die am oberen Ende z. B. eines Papiertrinkbechers gebildete Lippe und kann Öffnungen, um Strohhalme einzuführen, oder im Deckel gebildete Aussparungen einschließen, um den Inhalt des Bechers direkt dadurch zu trinken.
Leider sind mit der Verwendung dieser Kunststoffdeckel viele Probleme verbunden. Die Deckel sind z. B. im allgemeinen teuer. Weiterhin sind die Deckel sperrig und schaffen Probleme bei der Lagerung und der Entsorgung. Der durch die Deckei gebildete Verschluß ist weiterhin davon abhängig, daß der Deckel ordnungsgemäß aufgesetzt wird, und er kann lecken, wenn er nicht ordnungsgemäß aufgesetzt ist. Schließlich ist die Handhabung des Deckels nicht vollständig hygienisch.
Um diese Probleme zu überwinden, sind verschiedene Vorrichtungen und Verfahren vorgeschlagen worden, bei denen eine Abdeckung, wie z. B. eine Kunststoffolie, auf einen oben offenen Behälter aufgelegt und dann erwärmt wird, um sie in Dichtkontakt mit der Oberseite eines solchen Behälters zu bringen.
Beispiele für solche Vorrichtungen sind in den folgenden US-Patenten zu finden: US-Patente Nrn. 3.260.775, 3.354.604, 3.460.317, 3.491.510, 3.494.098, 3.507.093, 3.621.637, 3.877.200, 3.838.550, 3.916.602, 4.035.987, 4.184.310 und 4.562.688. Obwohl die durch diese älteren Vorrichtungen und Verfahren vorgeschlagenen Lösungen interessant sind, bieten sie keine ausreichend kosteneffiziente, einfache und preiswerte Alternative zu vorgeformten starren Kunststoffdeckeln. Demzufolge bleibt die Verwendung von starren Kunststoffdeckeln weit verbreitet. Einige der Hauptnachteile der älteren Vorrichtungen bestehen darin, daß sie sperrig, laut, unflexibel und teuer sind. Wärmesysteme, die das Blasen von Luft über ein Glühelement und dann auf eine Folie einschließen, benötigen sogar im Standby-Modus große Mengen unnötiger Wärme, was die Temperatursteuerung sehr schwierig macht. Weiterhin ist die Beibehaltung ununterbrochen erhöhter Temperaturen sehr kostspielig und kann für die unmittelbare Umgebung schädlich sein.
Andere Vorveröffentlichungen, die von Interesse sind, schließen die australische Patentanmeldung Nr. 27337/67, die britische Patentanmeldung Nr. GB 2022501, die deutsche Auslegeschrift 1779656, die europäische Patentveröffentlichung Nr. 0 437 847 A1 und das US-Patent Nr. 3.507.093 ein.
Die australische Anmeldung zeigt eine aufschrumpfbare Kunststoffolie zum Verschließen eines oben offenen Behälters, vorzugsweise unter Verwendung von Strömungswärme, z. B. Heißluft oder Dampf, jedoch möglicherweise unter Verwendung von Infrarotstrahlung. Es ist jedoch nicht die Rede von einer Behandlung der Folie oder des Behälters, um Strahlung selektiv zu absorbieren; statt dessen wird eine Abschirmung verwendet, um Teile der Folie, wo ein Schrumpfen nicht gewünscht ist, zu schützen.
Die britische Anmeldung richtet sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verschließen von Zentrifugenröhren durch das Anbringen einer wärmeleitenden Kappe über einem offenen Ende des Rohrhalses und die Verwendung der Kappe zur Wärme- und Druckbeaufschlagung, damit der Hals schmilzt und sich zu einem Verschluß einfaltet. Es wird gelehrt, daß die Kappe, die Teil der Vorrichtung ist, geschwärzt werden kann, um Infrarotstrahlung zu absorbieren. Ein selektives Schwär zen von Teilen der Folie oder des Behälters zum selektiven Absorbieren von Strahlung wird nicht gelehrt.
Die deutsche Auslegeschrift zeigt die Verwendung eines zwischen einem Verschlußbereich und einer Strahlungsquelle angeordneten strahlungsabsorbierenden Körpers.
Die europäische Patentveröffentlichung offenbart Strahlungswärme in Kombination mit geschwärzten Stellen, aber es wird kein Schrumpfen wie bei der vorliegenden Erfindung bewerkstelligt.
Das US-Patent zeigt die Aufwärtsbewegung eines Behälters, um das Schneiden einer Folie zu bewerkstelligen.

Offenbarung der Erfindung

Zusätzlich zu den Vorteilen einer verbesserten Hygiene und verminderten Abfalls richtet sich die Erfindung auf die Schaffung einer praktischen Vorrichtung, die wirtschaftlichen Nutzen hat. Ein Aspekt der Erfindung ist es, eine energieeffiziente Art des Verschließens von oben offenen Behältern vorzuschlagen, die jeden beträchtlichen Wärmeaufbau und die sich daraus ergebende Energieverschwendung vermeidet. Eine intermittierende Quelle von Strahlungsenergie wird eingesetzt, und die Strahlungsenergie ist auf die spezifische Stelle gerichtet, wo Wärme benötigt wird. Wärme wird daher nur erzeugt, wo sie benötigt wird und wenn sie benötigt wird. Daraus ergibt sich eine kühle, ruhige, sichere und effiziente Vorrichtung.
Bei der Erfindung wird der oben offene Behälter mit einer aufschrumpfbaren Kunststoffolie gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1 verschlossen. Zusätzlich zur Dunkelfärbung der Folie im Verschlußbereich kann die Zwischenschaltung eines energieabsorbierenden Körpers zwischen der Strahlungsquelle und dem Verschlußbereich nahe des Verschlußbereichs vorgesehen werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung, wie sie in Anspruch 4 definiert ist, schließt ein Gehäuse zur Aufnahme des Behälters, Mittel zur Positionierung eines Folienstücks über dem offenen Oberteil, wobei das Folienstück groß genug ist, um einen Verschlußbereich um den oberen Rand des Behälters herum zu überlappen, und Mittel zur Bestrahlung des Verschlußbereichs mit Strahlung mit einer ausgeprägten Infrarotkomponente ein, um die Folie auf den Verschlußbereich aufzuschrumpfen.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine erste Strahlungsenergiequelle, um Energie auf den Verschlußbereich zu richten, und eine zweite Strahlungsenergiequelle vorgesehen, um Energie nach unten auf die Oberseite des Behälters nach dessen Verschließen zu richten, um die Folie über die Oberseite straff zu spannen.
Weitere Merkmale der Erfindung werden beschrieben in oder ergeben sich aus der ausführlichen nachfolgenden Beschreibung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Betrieb;
Fig. 2 ist ein Schnitt durch einen oben offenen Behälter gemäß der Erfindung mit einer darauf angebrachten aufgeschrumpften Abdeckung;
Fig. 2a ist eine Draufsicht auf den Behälter der Fig. 2.
Fig. 3 ist eine Vorderansicht des Behälters der Fig. 2 mit einem dunkelgefärbten oberen Band.
Fig. 4 ist eine Draufsicht auf die Vorrichtung der Fig. 1 mit entfernter oberer Abdeckung, um den Inhalt zu zeigen.
Fig. 5 ist ein Schnitt entlang der Linie 5-5 der Fig. 4.
Fig. 6 ist eine ähnliche Ansicht wie Fig. 5, mit dem Behälter in erhöhter Position.
Fig. 7 ist eine Ansicht eines Teils der Vorrichtung der Fig. 1.
Fig. 8 ist ein Schnitt entlang der Linie 8-8 der Fig. 7.
Fig. 9 ist eine alternative Ausgestaltung des in Fig. 5 dargestellten Messerelements.
Fig. 10 ist ein Schnitt entlang der Linie 10-10 der Fig. 9.
Fig. 11 ist eine schematische Darstellung eines elektronischen Steuerkreises für die Erfindung.
Fig. 12 ist eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mikroschalters.
Fig. 13a ist ein Schnitt entlang der Linie 13-13 der Fig. 12 in einer ersten Position und
Fig. 13b ist ein Schnitt entlang der Linie 13-13 der Fig. 12 in einer zweiten Position.

Die beste Art, die Erfindung durchzuführen

Wie oben dargelegt, kann gemäß der Erfindung ein oben offener Behälter mit einer aufschrumpfbaren Kunststoffolie verschlossen werden. Ein Stück der Kunststoffolie wird durch geeignete Mittel über die offene Oberseite des Behälters positioniert, wobei es über die Ränder hängt. Der Bereich um den oberen Rand des Behälters herum wird dann bestrahlt, wobei die Strahlung eine ausgeprägte Infrarotkomponente hat. Die Folie ist dazu geeignet, zumindest in dem Bereich, wo der Verschluß bewerkstelligt werden soll, einen beträchtlichen Teil der Energie zu absorbieren.
Dadurch schrumpft die Kunststoffolie um den oberen Teil des Behälters und bewerkstelligt so einen Verschluß.
Durch die Herstellung aus einem getönten Material oder durch Beschichtung mit einem energieabsorbierenden Überzug, z. B. durch Bedrucken, wird der dünnen Folie die Eignung verliehen, Energie zu absorbieren. Das Vermögen der lichtundurchlässigen oder beschichteten Folie, Strahlungsenergie zu absorbieren, wird in Abhängigkeit davon variieren, welche Art Tönung oder Beschichtung benutzt wird. Eine dunklere oder lichtundurchlässigere Folie wird mehr Energie absorbieren.
Dem Behälter kann ebenfalls die Eignung verliehen werden, Strahlungsenergie zu absorbieren und so Wärme an einer bevorzugten Stelle zu erzeugen, indem ein dunkler gefärbtes Band 15 in dem Bereich, wo die Wärmeerzeugung gewünscht ist, wie z. B. genau unterhalb des Randes, eingeschlossen wird. Aus ästhetischen Gründen mögen schwarze Bänder nicht annehmbar sein, aber andersfarbene Bänder sind auch wirksam. Bei einer kühleren Farbe wird das Band der Strahlungsenergiequelle geringfügig länger ausgesetzt werden müssen. Durch Nachstellen eines Zeitschalters T2 kann jedoch erfindungsgemäß die Dauer der Bestrahlung eingestellt werden. Das Band 15 kann eine Lücke 17 aufweisen, um es dem Endverbraucher nach Wunsch zu ermöglichen, die aufgeschrumpfte Abdeckung vom Behälter zu entfernen. In Fällen, wo eine im wesentlichen transparente Folie gewünscht wird, ist es besonders nützlich, Wärmeerzeugungsmittel auf dem Behälter anzuordnen.
Sowohl die Folie als auch der Behälter können nach Wunsch gefärbt sein, so daß beide einen Teil der Energie absorbieren. Falls der Behälter hitzeempfindlich ist, wie es bei einem wachsbeschichteten oder Kunststoffbehälter der Fall sein kann, kann es wünschenswert sein, daß nur die Folie Strahlungsenergie absorbiert.
Zusätzlich kann ein Absorptionskörper zwischen dem Verschlußbereich und der Strahlungsquelle, der Folie nahe benachbart, zwischengeschaltet werden. Ein Beispiel für einen bevorzugten zwischengeschalteten Absorptionskörper ist ein dunkel eingefärbter Aluminiumschirm 112, der sich nahe der Kante 103 bewegt. Der dunkel eingefärbte Teil des Schirms wird Energie absorbieren und sie dann als Wärme übertragen.
Die Folie ist vorzugsweise eine biaxial ausgerichtete Schrumpffolie mit einer bevorzugten Dicke zwischen 40 und 120 Gauge. Gute Ergebnisse sind erzielt worden mit einer von Reynolds Metals Company in Richmond, Virginia gekauften Polyvinylchlorid-Folie mit einer Dicke von 75 Gauge. Andere Folien, wie z. B. Copolymere, Polyolefine u. ä. können auch geeignet sein. Zur besten Eignung muß die Folie von den zuständigen Ordnungsbehörden als für den Kontakt mit Nahrungsmitteln tauglich genehmitgt worden sein (ausgenommen natürlich bei Verwendungen, bei denen Nahrungsmittel oder Getränke nicht betroffen sind). Eine Rolle Schrumpffolie von 75 Gauge mit 19 cm Außendurchmesser, die einen Fiberkern von 7,6 cm Durchmesser einschließt, wird erfindungsgemäß 8.000 Abdeckungen ergeben. Die Folie kann ungefähr zu 40% biaxial schrumpfen, obwohl erfindungsgemäß nur ungefähr 15% Schrumpfung typischerweise gefordert wird. Die Folie sollte z. B. mit einem Strohhalm relativ leicht zu durchstechen, jedoch reißfest sein.
Bei jeder der vorbeschriebenen Alternativen wird bevorzugt Strahlungsenergie verwendet im Vergleich zu natürlicher oder Zwangskonvektion oder anderen Mitteln. Strahlungsenergie durchdringt relativ ungehindert transparente Medien, wie z. B. Luft oder transparente Folie. Sie verwandelt sich in Wärme, die für Schrumpfanwendungen nur eingesetzt werden kann, wenn sie absorbiert wird. Ein theoretischer Körper, der alle Strahlungsenergie absorbieren kann, die ihn trifft, ist bekannt als "idealer schwarzer Körper". Durch mehr oder weniger starke Übereinstimmung mit dem idealen schwarzen Körper können Geschwindigkeit, Menge und Ort der Wärmeerzeugung gesteuert werden.
Ein weiterer Vorteil der Verwendung von Strahlungsenergie ist es, daß sie praktisch verzögerungsfrei an- und ausgeschaltet und mit Lichtgeschwindigkeit ohne Erzeugung übermäßiger Streuwärmeenergie auf die Stelle, an der sie gewünscht wird, fokussiert und gerichtet werden kann. Die Energiequelle muß nicht kontinuierlich eingeschaltet oder in Betriebsbereitschaft für einen Behälter sein, wie es der Fall bei Heißluftsystemen ist. Der Kühlbedarf der Vorrichtung ist daher minimal, wobei nur ein sehr kleiner Ventilator oder möglicherweise sogar überhaupt kein Ventilator benötigt wird.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung richtet eine erste Strahlungsenergiequelle Energie auf den Verschlußbereich, und eine zweite Strahlungsenergiequelle ist vorgesehen, um Energie nach unten auf die Oberseite des Behälters nach dessen Verschließen zu richten, um die Folie über die Oberseite straff zu spannen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung schließt ein Gehäuse zur Aufnahme des Behälters, Mittel zur Positionierung eines Folienstücks über dem offenen Oberteil, wobei das Folienstück groß genug ist, um einen Verschlußbereich um den oberen Rand des Behälters herum zu überlappen, und Mittel zur Bestrahlung des Verschlußbereichs mit einer Strahlung mit einer ausgeprägten Infrarotkomponente ein, um die Folie auf den Verschlußbereich aufzuschrumpfen.
Fig. 1 zeigt die Vorrichtung 10 zur Verwendung beim Verschließen eines oben offenen Behälters 12, z. B. ein Becher für Softdrinks. Das Gehäuse 10 schließt eine Öffnung 14 ausreichender Größe ein, um das Einbringen des Behälters 12 in das Gehäuse 10 zu ermöglichen. Bei der Ausführungsform der Fig. 1 wird die Einführung des Behälters 12 in die Öffnung 14 manuell bewerkstelligt, was durch eine Hand 16 veranschaulicht wird.
In Fig. 5 ist eine schematische Querschnittsdarstellung der Betriebselemente der Vorrichtung der Fig. 1. Der Behälter 12 wird in der Öffnung 14 gezeigt. Die Öffnung 14 wird durch Seitenwände 18 und 20 der Vorrichtung 10 definiert. Auf der rechten Seite wird eine Rolle dünner Kunststoffolie 22 auf einer Achse 24 gezeigt. Die Folie 26 läuft über eine Rolle 28, über die Oberseite des Behälters 12, über eine zweite Rolle 30 und auf eine Aufnahmeachse 32. Ein Rückspulmotor 34 kann die Aufnahmeachse 32 in Richtung des Pfeils 36 drehen, um die Folie 26 über die Oberseite des Behälters 12 vorzuschieben und die Folienrolle 22 in Richtung des Pfeils 38 zu drehen. Alternativ könnte der Vorschub der Folie 26 manuell durch Drehen eines auf der Aufnahmeachse 32 angebrachten Hebels oder Knopfs bewerkstelligt werden.
In Fig. 5 ist der Behälter 12 durch einen allgemein mit 40 bezeichneten Plazierer positioniert Der Plazierer 40 ist in den Fig. 7 und 8 genauer dargestellt. In Fig. 7 ist eine Platte 42 gezeigt, die ein Paar gegenüberliegender Führungen 44 und 46 aufweist. Die Platte 42 besitzt ebenfalls eine zwischen den Führungen 44, 46 angebrachte Öffnung 48. Die Führungen 44 und 46 sind im wesentlichen Spiegelbilder voneinander, so daß die folgende Beschreibung in bezug auf die Führung 44 gleichermaßen für die Führung 46 gilt.
Die Führung 44 umfaßt eine Reibschiene 50, die eine Außenkante des Behälters 12 kontaktiert. Von der Platte 42 gehen zwei Bolzen in bezug auf jede Führung 44, 46 aus. In bezug auf die Führung 44 sind ein Anschlagbolzen 52 und ein Führungsbolzen 54 vorhanden. Ein Schlitz 56 ist in der Führung 44 gebildet, und eine Feder 58 ist zwischen dem Führungsbolzen 54 und dem Ende des Schlitzes 56 eingebaut. Ein Stift 59 kann verwendet werden, um ein Ende der Feder 58 zu sichern. Eine Unterlegscheibe 60 wird verwendet, um das andere Ende der Feder 58 im Schlitz 56 zu halten. Die Unterlegscheibe 60 ist um den Führungsbolzen 54 herum angeordnet. Zwischen dem freien Ende 55 des Führungsbolzens 54 und der Unterlegscheibe 60 befindet sich eine weitere Feder 61. Durch die Feder 61 kann die Führung 44 von der Platte 42 weggelenkt werden, um das Entnehmen des Behälters 12 aus der Vorrichtung 10 zu erleichtern.
Wie aus den Zeichnungen ersichtlich ist, kann die Führung 44 sich, geführt durch den Anschlagbolzen 52 und den Führungsbolzen 54 mit dem Schlitz 56, seitlich in Richtung des Doppelpfeils 62 bewegen. Der gekrümmte Teil 64 der Reibschiene 50 schafft für jeden, der einen Behälter 12 in den Plazierer einführt, ein taktiles Anzeichen, daß der Behälter ordnungsgemäß plaziert ist, d. h. zentriert unter der Plattenöffnung 48.
In Fig. 8 ist der Plazierer 40 der Fig. 7 im Querschnitt dargestellt. Wie ersichtlich, sind die Führungen 44 und 46 auf benachbarten Seitenkanten eines Behälters 12 positioniert. Die Plattenöffnung 48 ist zusammen mit der Platte 42 dargestellt. Die dünne Folie 26 ist gleichfalls sich über die Oberseite 13 des Behälters 12 erstreckend dargestellt.
Aus den Zeichnungen ist ersichtlich, daß der Behälter 12 in Richtung des Doppelpfeils 65 in Position unterhalb der Plattenöffnung 48 bewegt werden kann. Während dieses Zeitraums werden sich die Führungen 44 und 46 allmählich öffnen und sich dann um den Umfang des Behälters 12 schließen. Wie in Fig. 8 dargestellt, kann der Behälter 12 danach frei in Richtung des Doppelpfeils 66 bewegt werden, wie nachstehend erläutert wird. Behälter 12 unterschiedlicher Durchmesser können folglich untergebracht werden, da alle Behälter durch den Plazierer unterhalb der Plattenöffnung 48 zentriert werden. Das ist bei Dienstleistungen im Nahrungsmittelbereich, wo die Auswahl an Bechergrößen variieren kann und typischerweise zumindest kleine, mittlere und große einschließt, wünschenswert.
Es ist natürlich verständlich, daß, obwohl irgendein Behälterpositioniermittel erforderlich ist, das spezifische hier beschriebene Positioniermittel sicherlich nicht wesentlich ist. Jedes geeignete Mittel könnte verwendet werden. Alternativ, obwohl sicherlich nicht ideal, könnte auch der korrekten manuellen Positionierung des Behälters ohne spezfifische Positionierungsmittel für den Behälter völlig vertraut werden.
In Fig. 5 ist ein Behälter 12 zentriert im Plazierer 40 dargestellt. Eine erste Strahlungsenergiequelle 68 und ein zweiter Wärmestrahler 70 können jetzt erklärt werden. Oberhalb des zentrierten und positionierten Behälters 12 ist eine obere Schrumpfhaube 72 angeordnet. Der zweite Wärmestrahler 70 ist innerhalb der oberen Schrumpfhaube 72 angeordnet. Die obere Schrumpfhaube 72 schließt eine Abschirmung 74 aus Glas oder einem anderen gutgeheißenen transparenten Material, das Infrarotstrahlung nicht absorbiert, und ein Wärmeübertragungsmittel 76 ein. In einigen Fällen ist die Abschirmung möglicherweise nicht erforderlich. Um jedoch die Möglichkeit auszuschließen, daß Spritzer die zweite Strahlungsenergiequelle 70 erreichen, wird sie bevorzugt. Gute Ergebnisse haben sich erzielen lassen, wenn das Wärmeübertragungsmittel 76 aus einem dunkel, z. B. schwarz, gefärbten Aluminiumsiebmaterial hergestellt ist. Das dunkle Aluminium erwärmt sich und kühlt sich schnell ab, was unter den gegebenen Umständen wünschenswert ist.
Ein bevorzugter Typ eines energiebsorbierenden Körpers 76 ist ein dunkel gefärbter Aluminiumschirm. Der Körper 76 wird sehr nahe an dem oberen Teil des Schneidbereichs 102 angeordnet und kann damit in Berührung stehen. Der dunkel gefärbte Schirm oder Körper 76 absorbiert etwas Energie, erzeugt dadurch Wärme und überträgt sie auf den oberen Teil. Durch den Schirm nicht zurückgehaltene Energie wird hindurchgehen und kann durch die Folie absorbiert werden, da die Folie dazu imstande ist. Der Schirm 76 ist besonders nützlich, wenn die verwendete Folie im wesentlichen transparent ist und nicht genug Strahlung absorbieren kann, um eine Schrumpfung hereibeizuführen. Aluminium ist ein geeignetes Material, da es sich schnell abkühlt, wenn die Energiequelle 70 abgeschaltet wird, wodurch die vorzeitige Aufschrumpfung eines oberen Teils auf einen nachfolgenden Behälter, wenn dieser zuerst in die Haube 20 eingeführt wird, vermieden wird
Es wird auch ein Perforierwerkzeug 78 gezeigt, das sich von dem Wärmeübertragungsmittel 76 nach außen erstreckt. Der Zweck des Perforierwerkzeugs 78 besteht darin, eine Entlüftungsöffnung in der dünnen Folie zu schaffen, damit Gase, wie z. B. Kohlendioxid, aus einem Softdrink aus dem Behälter entweichen können, wenn eine solche Entlüftung erforderlich oder gewünscht ist.
Eine Alternative zum Perforierwerkzeug 78 besteht darin, kleine lichtundurchlässige Bereiche 79 in der Schrumpffolie zu bilden, die relativ weniger Licht durchlassen als die sie umgebende Folie. Da diese lichtundurchlässigen Bereiche oder "Punkte" mehr Energie absorbieren als die sie umgebende Folie, bilden sie einen heißen Punkt, der die Folie perforieren kann, wie unten näher erklärt wird. Nach Wunsch können die heißen Punkte in einem besonderen Muster angeordnet werden, um eine Trinköffnung oder dergleichen zu bilden, wie in Fig. 2A dargestellt. In Fig. 2 ist ebenfalls ein Strohhalm 122 mit einem spitzen Ende 124 dargestellt, der helfen kann, die Folie zu durchstoßen, und bei 126 plaziert dargestellt ist. Eine Flüssigkeit, wie z. B. ein Softdrink, wird bei 128 dargestellt. Die Kunststoffolie sollte von der Sorte sein, bei der sich ein Riß nicht leicht ausbreitet.
In Fig. 5 ist gleichfalls ein Messer oder eine Folienschneideinrichtung 94 gezeigt, dem ein Wärmeelement 96 angeschlossen ist. Das erwärmte Messer 94 gewährleistet einen schnellen sauberen Schnitt der dünnen Folie, nachdem die dünne Folie mit dem Messer 94 in Kontakt gekommen ist. Wie aus Fig. 5 ersichtlich, befindet sich das Messer 94 unterhalb der oberen Haube 72, so daß die Folie genau vor oder gleichzeitig mit dem Kontakt des Behälters 12 mit der Haube 72 in Form geschnitten wird. Gute Ergebnisse sind erzielt worden, wenn das Messer aus einem an zwei Punkten zentrierten Stirnschneidlineal aus Stahl besteht, das auf einer Temperatur zwischen 135ºC und 204ºC gehalten wird. Dieser Bereich scheint eine Rauch- und Dunstentwicklung in Grenzen zu halten.
Das Messer 94 kann kreisförmig oder so ausgebildet sein, wie es in den Fig. 9 und 10 gezeigt ist. Es ist ersichtlich, daß das Messer 94 in den Fig. 9 und 10 einen gerundeten verlängerten Abschnitt 95 einschließt. Dadurch ergibt sich die Bildung eines ähnlich geformten Abschnitts in einem ausgeschnittenen Stück Folie, wie nachstehend beschrieben, der als bequeme Aufreißlasche zur Entfernung einer auf den Behälter 12 aufgeschrumpften Abdeckung benutzt werden kann. Die dünne Folie 26 weist eine Breite auf, die größer ist als die Breite des Messers 94, so daß ein Überhang 27 (siehe Fig. 5) verbleibt, nachdem der Schnitt durchgeführt worden ist, und der Überhang 27 ist stark genug, damit die Folie durch (Anlegung einer) Zugkraft ohne Zerreißen vorgeschoben werden kann.
Es sollte klar herausgestellt werden, daß jedes geeignete Schneidelement eingesetzt werden kann, um den Ausschnitt 102 zu erzeugen. Die Erfindung ist nicht auf das spezifische hier beschriebene Schneidelement beschränkt. Es können z. B. sogar bessere Ergebnisse erzielt werden, wenn ein stumpfes erwärmtes Gußeisenmesser, ein Hitzdraht oder irgendein anderes konventionelles Folienschneidelement verwendet wird.
Als Alternative zum Hohdrücken der Folie gegen das Messer kann ein Elektromagnet durch das Einführen des Bechers getriggert werden, um das Messer nach unten gegen eine Fläche zu drücken. Die Fläche kann nach Wunsch mit einer dünnen Silikonkautschukverkleidung oder dergleichen versehen werden.
In einigen Fällen kann es wünschenswert sein, die Folie auf den Becher zu drücken. Daher schließt die Erfindung auch die Verwendung eines Federdrahts 110 ein, der das drehbare erste Strahlungswärmemittel 68 nachzieht (oder führt) und die Kante 103 in Kontakt mit dem Behälter 12 genau unterhalb der Oberseite 13 drückt.
In Fig. 6 wird nun die Arbeitsweise der Vorrichtung erklärt. In Fig. 6 ist der Behälter 12 in Richtung des Pfeils 100 nach oben geführt worden. Das hat den Effekt gehabt, daß die Folie 26 nach oben in Eingriff mit dem erwärmten Folienschneidmesser 94 gedrückt wurde. Das hat einen als 102 bezeichneten Ausschnitt der Folie bewirkt, der z. B. ca. 15 cm im Durchmesser beträgt und über die Oberseite 13 des Behälters 12 gehängt werden soll, der z. B. 12 cm Durchmesser aufweisen könnte. Die Abmessungen des Ausschnitts Teils und des Behälters können offensichtlich variieren, solange eine ausreichende Überlappung gegeben ist.
Zu diesem Zeitpunkt hält die Haube 72 den Folienausschnitt 102 allgemein fest. Ein weiteres Anheben des Behälters 12 hebt auch die Haube 72 an. Rollen 90 berühren dann einen auf der Außenoberfläche der Haube 72 gebildeten Absatz 104. Eine weitere Aufwärtsbewegung bewirkt die Bewegung der ersten Strahlungsenergiequelle 68 um den Drehpunkt 86, bis die erste Strahlungsenergiequelle 68 nahe an einem als 103 dargestellten überhängenden Randbereich des Ausschnitts 102 befindet. Dann wird ein Endschalter betätigt, wie nachstehend in bezug auf Fig. 11 erklärt, wodurch ein Motor 99 (in Fig. 4 dargestellt) eingeschaltet wird. Nach Einschalten des Motors 99 dreht sich der Riemen 80, wodurch die Dreharme 84 umlaufen und die erste Strahlungsenergiequelle 68 um den Umfang der Oberseite 13 des Behälters gedreht wird. Gleichzeitig mit dem Einschalten des Motors 99 und der Drehung der ersten Strahlungsenergiequelle 68 wird der ersten Strahlungsenergiequelle 68 Energie zugeführt, um zu veranlassen, daß Strahlungsenergie auf die herabhängende Kante 103 des Ausschnitts 102 der Folie 26 gerichtet wird.
Es hat sich herausgestellt, daß die bevorzugten Strahlungsenergiequellen Wolframhalogenlampen sind. Ungefähr 70% der von diesen Lampen produzierten Energie befinden sich im bevorzugten Infrarotwellenlängenbereich (750 Millimikron und darüber hinaus).
Diese Lampen sind kompakt, haltbar, nicht teuer und leicht erhältlich. Lampen im Bereich von 200 bis 300 Watt sind geeignet. Andere Energiequellen, die genügend Infrarotstrahlungsenergie produzieren, können gleichfalls verwendet werden, wobei die Auswahl solcher Quellen zu den normalen Fertigkeiten des Fachmanns gehört.
Es wird bevorzugt, die erste Strahlungsenergiequelle 68 nahe an der herabhängenden Kante 103 des Ausschnitts 102 zu positionieren, da Strahlungsenergie dem quadratischen Abstandsgesetz unterliegt, wonach die Energiemenge umgekehrt proportional dem Quadrat des Abstands von der Quelle ist. Durch die Plazierung der ersten Strahlungsenergiequelle 68 est kurz vor ihrem Einschalten kann mehr Energie nützlich verwendet und z. B. von den Händen eines Bedieners wegfokussiert werden. Die Hände eines Bedieners werden auch durch die Schwenkbewegung von der Energiequelle 68 freigehalten, bis der Behälter 12 positioniert ist.
In Fig. 4 sind der Riemen 80, die Riemenscheibe 82 und der Antriebsmotor 99 dargestellt. Ebenfalls dargestellt sind zwei Dreharme 84 und zwei erste Wärmestrahler 68. Offensichtlich können weniger oder mehr Strahlungsheizelemente je nach Raumbedarf und Priorität verwendet werden. Wenn der Antriebsmotor jedoch mit 100 U/min arbeitet, liefern zwei Strahlungswärmeelemente 68 gute Ergebnisse. Durch Veränderung der Größe der Riemenscheibe 82 kann auch die Umdrehungsgeschwindigkeit der ersten Strahlungsenergiequelle 68 verändert werden. Gute Ergebnisse sind erzielt worden, wenn die Riemenscheibe 82 so ausgebildet ist, daß sie bewirkt, daß die erste Strahlungsenergiequelle 68 sich mit 100 U/min dreht.
In Fig. 5 ist gleichfalls ein Antriebsriemen 80 dargestellt, der eine Riemenscheibe 82 mit einem Motor verbindet. An der Riemenscheibe 82 ist ein Paar Arme 84 angebracht. Die Arme 84 drehen sich, wenn die Riemenscheibe 82 durch den Riemen 80 in Drehung versetzt wird. Von den Armen 84 hängen über Drehpunkte 86 Schwenk arme 88 ab. Die Schwenkarme 88 schließen eine Rolle 90 an einem Ende und die erste Strahlungsenergiequelle 68 an dem anderen Ende ein. Vorzugsweise ist ein Reflektor, wie der außerhalb der ersten Strahlungsenergiequelle 68 dargestellte Reflektor 92, vorgesehen, um die Strahlungsenergie auf den Verschlußbereich zu fokussieren.
Nach einer vorbestimmten Zeitdauer (typischerweise ca. eine Sekunde oder weniger bei Prototypen der Erfindung) wird die erste Strahlungsenergiequelle 68 abgeschaltet, und die zweite Strahlungsenergiequelle 70 wird durch ein Zeitrelais 120 eingeschaltet. Die zweite Strahlungsenergiequelle 70 wird durch den Glasschirm 74 auf den energieabsorbierenden Körper 76 gerichtet. Diese Wärmeübertragung bewirkt ein Aufschrumpfen des oberen Teils des Ausschnitts 102 über den Behälter 12. Danach kann der verschlossene Behälter abgesenkt und aus der Vorrichtung entfernt werden. Vorzugsweise signalisiert ein Summer dem Bediener, wann ein Behälter entfernt werden kann. Der Versuch, den Behälter vorzeitig zu entfernen, kann zu einem defekten Verschluß oder einer nicht straff gespannten Abdeckung resultieren, ist jedoch sonst nicht schädlich, d. h. die Vorrichtung kann nicht beschädigt werden.
Der zweite Bestrahlungsschritt ist nicht wesentlich, um das Verschließen zu bewerkstelligen, schafft jedoch einen ästhetisch ansprechenderen Verschluß und wird daher bevorzugt. Wenn der Verschluß durch einen Strohhalm durchstochen werden soll, wird dieser Schritt dies auch vereinfachen, indem er gewährleistet, daß der Kunststoff straff über die Öffnung des Behälters gespannt ist.
In Fig. 11 wird ein elektrisches System 150 für die Erfindung schematisch dargestellt, das ausführlicher das Zusammenwirken zwischen dem Behälter 12 und der Anordnung der Haube 72 und die Aktivierung der verschiedenen vorstehend beschriebenen Komponenten zeigt.
Eines der Merkmale der elektrischen Konstruktion ist, daß sie die verschiedenen Geschwindigkeiten berücksichtigt, mit denen der von einer menschlichen Hand bewegte Behälter 12 in die Vorrichtung 10 eingeführt und daraus entnommen wird, berücksichtigt. Es darf nicht wesentlich sein, daß der Behälter mit einer bestimmten Geschwindigkeit bewegt wird.
Ein weiteres Merkmal der elektrischen Konstruktion ist, daß sie an durch Änderungen der Energieabsorption oder Lichtundurchlässigkeit der Folie verursachte Veränderungen der Folienschrumpfung angepaßt werden kann. Es ist vorauszusehen, daß Benutzer der Vorrichtung ihre eigenen besonderen Farben, gedruckte Informationen oder transparente Bereiche auf ihren Behälterabdeckungen fordern werden.
In der bevorzugten Ausführungsform wird das Anheben und Absenken der Haube 72 und die Bewegung des Plazierers 40 Mikroschalter triggern, die, wie nachstehend beschrieben, Zeitschalter einschalten. Gewisse Vorgänge müssen stattfinden, wenn die Haube 72 hochgefahren wird, und andere Vorgänge müssen stattfinden, wenn die Haube 72 abgesenkt wird.
Bei dem Schaltsystem 150 steht F1 für eine Sicherung. Wenn der Hauptschalter 170 betätigt wird, leuchtet eine Kontrollampe R1 auf. Dann werden von Hand die Schalter 51 und 52 betätigt. Wie dargestellt, schaltet 51, wenn der Thermostatschalter 97 geschlossen ist, den Widerstandserwärmer 96 ein, der das Messer 94 erwärmt. Bei 97 ist eine Thermostatsteuerung dargestellt. Wenn 52 betätigt wird, aktiviert er den Motor 99 und liefert auch dem Zeitschalter T1 ein Signal. Ebenfalls dargestellt ist ein Relais TM-1. Der Zeitschalter T1 schaltet den Motor 34 ein und schiebt die Folie 26 um einen einzigen "Abstand", der durch die bei dem Zeitschalter T1 eingestellte Zeit bestimmt wird, vor. Wenn die Maschine folglich durch Betätigen des Schalters 52 aktiviert und betriebsbereit ist, wird automatisch ein neues Stück Folie 26 angeboten. Der (in Fig. 7 gestrichelt dargestellte) Schalter LS1 ist auf der Platte 42 angeordnet, so daß, wenn die Führung 46 sich nach der Entfernung des Behälters nach außen dreht, LS1 gleichfalls dem Zeitschalter T1 ein Signal liefert, das den Motor 34 einschaltet und die Folie in gleicher Weise vorschiebt.
Ebenfalls dargestellt sind Schalter LS2 und LS3, die sich schließen, wenn die Haube 72 hochfährt. Diese Schalter aktivieren einen zweiten Zeitschalter T2, der das Relais TM-2 aktiviert, das seinerseits die erste Strahlungsenergiequelle 68 aktiviert. Bei Abwärtsbewegung öffnet sich der Schalter LS3 und verhindert dadurch, daß der Zeitschalter T2 die Quelle 68 wieder aktiviert.
Bei Abwärtsbewegung der Haube 72 schließt sich der Schalter LS4, der den Zeitschalter T2 aktiviert, der durch ein Relais TM-3 die Strahlungsenergiequelle 70 für eine vorbestimmte Zeitdauer aktiviert.
Fig. 12 zeigt schematisch die Mikroschalterzwischenverbindungen. Links in Fig. 12 befindet sich der Riemen 80 um die Riemenscheibe 82. Eine Welle 200 erstreckt sich nach oben aus der oberen Haube 72. Eine Pleuelstange 202 ist an der Welle 200 befestigt und hebt und senkt sich mit dem Heben und Senken der Haube 72. Von der Welle 200 entfernt befindet sich eine mit der Pleuelstange 202 verbundene Zahnstange 204, die mit einem Zapfen 206 in einer durch den Doppelpfeil 208 gezeigten Weise zusammenwirkt. Ebenfalls gezeigt ist eine Nockenwelle 210, die mit Exzenternocken 212 verbunden ist.
In den Fig. 13A und 13B dargestellt sind die Mittel zum Schließen eines Stromkreises nach Rotation der Nockenwelle 210 durch den Zapfen 206. Eine zweite Rolle 214 ist auf einem Schwenkarm 216 angebracht. Wenn der Nocken 212 in eine Richtung gedreht ist, wird eine elektrische Federklammer 218 in Kontakt mit einem elektrischen Kontakt 220 gedrückt, was einen Stromkreis schließt. Nach Drehung in die entgegengesetzte Richtung drückt der Nocken 212 den Schwenkarm 216 nach oben und aus dem Weg und schließt den Stromkreis nicht, wie in Fig. 13B dargestellt.
Der Fachmann wird begreifen, daß die vorstehende Beschreibung sich auf eine bevorzugte Ausführungsform bezieht und daß vielfältige Modifikationen durchgeführt werden können, ohne den Umfang der beigefügten Ansprüche zu verlassen. Einige dieser Modifikationen sind vorstehend besprochen worden und andere sind für den Fachmann ersichtlich.
Zum Beispiel könnte die drehbare erste Strahlungsenergiequelle 68 ersetzt werden durch eine Reihe oder einen Ring fest angeordneter Glühlampen. Das Verfahren würde jedoch etwas schwieriger zu steuern sein, da die gesamte Energieabgabe vermutlich größer und energieaufwendiger sein würde. Daher wird die drehbare erste Energiequelle 68 bevorzugt.
Eine weitere Alternative zu einer drehbaren ersten Strahlungsenergiequelle würde sein, eine eigens konstruierte Glühlampe in der Form eines den Behälter umgebenden Rings zu verwenden.

Industrielle Anwendbarkeit

Die Erfindung schlägt ein verbessertes Verfahren zum Verschließen eines oben offenen Behälters unter Verwendung einer aufschrumpfbaren Kunststoffolie und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vor.

Claims

1. Verfahren für das Aufschrumpfen einer wärmeschrumpfbaren Kunststoffolie (102) auf den Oberteil eines oben offenen Behälters (12) gegen eine sich am oberen Außenrand desselben befindliche Dichtfläche (15) zu seiner Abdichtung, bestehend aus der Anordnung der besagten Kunststoffolie auf dessen Oberteil und von dort nach unten weisend und dem anschließenden Aufschrumpfen der besagten Folie auf die besagte Dichtfläche unter Verwendung von Strahlung mit einer ausgeprägten Infrarotkomponente, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte, auf der besagten Dichtfläche aufliegende Stück Kunststoffolie dunkel ausgeführt ist, so daß es Infrarotenergie stärker absorbiert als der Flächenteil der Folie, der sich über den oberen Teil des Behälters erstreckt, so daß die besagte, an die Dichtfläche angrenzende Folie auf die Dichtfläche aufschrumpft, ehe eine wesentliche Schrumpfung der Folie auftritt, die sich über den oberen Teil des Behälters erstreckt.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die besagte Anordnung des besagten Stücks Kunststoffolie auf dem Behälteroberteil aufliegend und nach unten weisend dadurch erreicht wird, daß der besagte Behälter nach oben gegen eine Bahn der besagten Folie gedrückt wird und diese Folie nach oben gegen eine Vorrichtung (94) zum Schneiden drückt, wobei das besagte Stück aus dar besagten Bahn ausgeschnitten wird und das weitere Heben des besagten Behälters die besagte Dichtfläche in die Lage für die Bestrahlung mit einem hierzu bestimmten Gerät bringt.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen weiteren Verfahrensschritt mit Bestrahlung eines Teils der besagten, sich über den Oberteil des besagten Behälters erstreckenden Folie nach dem besagten Schrumpfungsschritt, um danach den besagten Teil, der sich über der oben offenen Bereich erstreckt, ausreichend zu schrumpfen, um die Folie straff zu spannen.

4. Gerät für das Versiegeln eines oben offenen Behälters (12) durch Aufschrumpfen eines Stücks (102) einer wärmeschrumpfenden Kunststoffolie (26) auf einen Dichtbereich (15) um den oberen Randbereich des Behälters herum, bestehend aus:

Einer Rolle (22) der besagten, wärmeschrumpfbaren Kunststoffolie;

Einem Gehäuse (1D) mit Mitteln (24, 28, 30, 32) für die Plazierung einer Bahn der besagten Folie auf der besagten Rolle über der Einfüllöffnung (19) im Oberteil eines Behälters;

Mitteln (94) für das Schneiden der besagten Folie auf solche Art und Weise, daß die besagte Folie beim Schneiden ausreichen groß bemessen ist, um die besagte Dichtfläche zu überlappen, wobei besagte Mittel für das Schneiden betätigt werden können, indem der besagte Behälter nach oben gegen die besagte Folie gedrückt wird, ehe er zur Bestrahlung der besagten Dichtfläche weiter nach oben gedrückt wird; und

Mitteln (68) in einem im wesentlichen lotrechten Abstand von der besagten Folienbahn zur Bestrahlung der besagten Dichtfläche mit Strahlung mit einer ausgeprägten Infrarotkomponente, um den besagten Film auf die besagte Dichtfläche aufzuschrumpfen, wenn der besagte Behälter aus der Ebene der besagten Folie nach oben gedrückt wird, um die besagte Folie in einer Position gegenüber besagtem Mittel für die Bestrahlung zu plazieren, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Kunststoffolie (26) dunklere Bereiche aufweist, die Infrarotenergie wesentlich stärker absorbieren als ihre anderen, mit der besagten Dichtfläche fluchtenden Bereiche, und des weiteren dadurch gekennzeichnet, daß die besagten Mittel für das Plazieren der Folienbahn so ausgebildet sind, daß die besagten dunkleren Bereiche über der besagten Dichtfläche zu liegen kommen.

5. Gerät gemäß Anspruch 4, dadurch weiter gekennzeichnet, daß besagte Mittel für das Plazieren der Folie Indexiermittel (34) für die Fortschaltung der besagten Folie nach dem Versiegeln des Behälters aufweisen, sowie Mittel zum Sensieren von Indexmarken auf der besagten Folie, um genaue Plazierung der besagten dunkleren Bereiche relativ zu dem besagten Behälter zu gewährleisten.

6. Gerät gemäß Anspruch 4, weiter gekennzeichnet durch eine zweite Bestrahlungsquelle (70), die so angeordnet ist, daß der Teil der besagten Folie bestrahlt wird, der sich über den besagten Behälter erstreckt, damit die besagte Folie nach dem Dichten so weit schrumpft, daß sie straff gespannt wird.

7. Wärmeschrumpfbare Folie in Form einer Rolle zur Verwendung in einem Gesät für das Versiegeln oben offener Behälter mit der besagten Folie durch Bestrahlung derselben mit Strahlungsenergie, um eine Wärmeschrumpfung herbeizuführen, wobei die besagte Folie bedruckt ist, um Bereiche zu erhalten, die Energie stärker absorbieren als andere Bereiche der besagten Folie und wobei eine große Anzahl solcher Flächen sequentiell in gleichen Abständen voneinander angeordnet sind und jeder besagte Bereich so konfiguriert ist, daß die Anordnung zu der Form eines der besagten, oben offenen Behälter paßt, so daß die besagte Fläche den äußeren Oberteil des besagten Behälters überlappt.