DE69323313T2

DE69323313T2 - Blattlochung

Info

Publication number: DE69323313T2
Application number: DE69323313T
Authority: DE
Inventors: Franca Riva
Original assignee: FRA MO SNC di Franca Riva and C
Current assignee: FRA MO SNC di Franca Riva and C
Priority date: 1992-06-23
Filing date: 1993-06-17
Publication date: 1999-09-09
Anticipated expiration: 2013-06-18
Also published as: EP0647173A1; JPH08508938A; AU4346393A; DE69323313D1; DK0647173T3; ZW8093A1; BR9306605A; GB9213265D0; ZA934473B; WO1994000278A1; CA2138947A1; AU697519B2; NZ253267A; EP0647173B1; HUT70012A; ES2130273T3; ATE176188T1; HU216484B; US5841107A; AU4099797A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Perforieren oder Formen der Perforationen in thermoplastischen Flächengebilden, wie zum Beispiel einfachen oder gerippten bzw. Rippen aufweisenden Polyolefin-Flächengebilden.
Behälter für die Aufbewahrung und den Transport von Lebensmitteln können aus thermoplastischem Flächengebildematerial so hergestellt werden, daß sie fest, leicht und kostengünstig sind. Wenn sie jedoch für den Transport und die Aufbewahrung von Waren mit hohem Feuchtigkeitsgehalt verwendet werden, wie zum Beispiel für Obst oder Gemüse, dann kann, bedingt durch den Feuchtigkeitsaufbau im Inneren des Behälters, eine Beeinträchtigung des Produkts auftreten.
Es ist der Vorschlag gemacht worden, solche Behälter mit einer Vielzahl von Löchern zu versehen, beispielsweise durch Herstellen derselben aus perforierten Flächengebilden, wobei dies zu einer beträchtlichen Reduzierung des Problems führt.
Wenn die Flächengebilde jedoch mittels beheizter Nadeln oder Stanzeinrichtungen allein perforiert werden oder bei Einsatz von ähnlichen Techniken unter direkter Verwendung von Wärme zum Schmelzen des Materials (einschließlich der Verwendung von Lasern), bildet das geschmolzene Material eine Ablagerung, wie dies bei dem Bezugszeichen 1 in Fig. 1 dargestellt ist.
Die Ablagerung 1 ragt von der allgemeinen Ebene der Fläche des gerippten Flächengebildes nach oben und bildet daher ein Hindernis oder eine Barriere, an der sich Feuchtigkeit 2 festhält, was sowohl zur Beeinträchtigung des verpackten Produkts, insbesondere von Obst und Gemüse, sowie zu unerwünschten Schwankungen der Tara (Eigengewicht) der Verpackung führen kann.
Wenn die Perforierung des Flächengebildes unter Verwendung herkömmlicher Ultraschallgerätschaften ausgeführt wird, wie es in Fig. 2 der Begleitzeichnungen dargestellt ist, dann wird das Problem des Feuchtigkeitsfesthaltens und der Feuchtigkeitsstagnation vermieden, doch stattdessen tritt ein anderes Problem auf.
Dabei handelt es sich um die Schwächung der Gesamtstruktur aufgrund der erforderlichen großen Verschweißfläche 3 sowie der ungleichmäßigen Verformung des Flächengebildes, wie dies bei dem Bezugszeichen 4 dargestellt ist, wobei beides das mechanische Leistungsvermögen der Verpackung beeinträchtigt.
Die US-A-2 633 441 beschreibt eine Vorrichtung zum Perforieren von Kunststoffplattenmaterial, die ein Paar Werkzeugelemente aufweist, die von entgegengesetzten Seiten der Platte her vorwärtsbewegt werden und zwei Bereiche der einander zugewandten Flächengebilde einklemmen, so daß die Löcher in Berührung miteinander aneinanderstoßen.
Die EP-A-0 339 593 offenbart eine Perforiervorrichtung für thermoplastische Flächengebilde, die einen zylindrischen Körper besitzt, der in einer kegelförmigen oder kegelstumpfförmigen Spitze endet, die eine feststehende Nadel oder eine bewegliche koaxiale Nadel in Verbindung mit einem Kolben aufweist.
Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Perforationen in thermoplastischen Flächengebildematerialien anzugeben, die im Hinblick auf die vorstehend genannten Eigenschaften verbessert sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Formen von Perforationen in Kunststoff-Flächengebildematerial mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen angegeben. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Formen von Perforationen, wie es in Anspruch 9 beansprucht ist.
Die Vorrichtung besitzt eine Nadel, so daß die Perforationen gleichzeitig gebildet und geformt werden, oder sie kann dazu verwendet werden, vorgeformten Perforationen eine Gestalt zu geben. Bei der vorgesehenen Nadel handelt es sich um eine vom Ultraschall-Typ handeln, oder sie ist beheizt, z. B. elektrisch beheizt.
Gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung kann es sich bei der Nadel um eine Ultraschall-Elektrode handeln, um deren Umfang im Abstand von ihrem Ende eines der Formgebilde herumgeformt ist, und das Verfahren zum Perforieren von Flächengebildematerial beinhaltet folgende Schritte: Plazieren eines Flächengebildes aus thermoplastischem Material unter der Ultraschall-Elektrode der Vorrichtung, in Berührung Bringen der Elektrode mit dem Flächengebilde, um dieses zu durchdringen, bis es das Formgebilde berührt, Anheben des Formgebildes, bis dieses und die Elektrode sich an einem Punkt in etwa auf halbem Wege durch das Flächengebilde hindurch treffen, erneutes Absenken der Elektrode und Fortsetzen des Anhebens des Zylinders, bis der obere Umfangsbereich des Zylinders den das Formgebilde aufweisenden, komplementären Bereich der Elektrode in etwa in der Mitte des thermoplastischen Flächengebildematerials berührt, um dadurch das Verschweißen desselben abzuschließen, sowie Zurückziehen der Elektrode und des Formgebildes.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung kann eine elektrisch beheizte Nadel von einem Formgebilde umgeben sein, wobei sie in bezug auf dieses hin- und herbeweglich ist. Ein komplementäres Formgebilde befindet sich auf der anderen Seite des Flächengebildes und ist in der Lage, die Nadel aufzuneh men. Die Nadel perforiert das Flächengebilde, und unmittelbar danach werden die komplementären Formgebilde in der Nähe der Mitte des Flächengebildes zusammengebracht, und die Nadel wird zurückgezogen.
Gemäß der Erfindung ist es möglich, eine Perforierung eines einfachen oder eines gerippten bzw. Rippen aufweisenden, thermoplastischen Flächengebildematerials zu erzielen, wobei die zum Verschweißen erforderliche Fläche im Vergleich zu Verfahren des Standes der Technik bis auf 1 mm reduziert oder vollständig eliminiert ist; das perforierte Gebilde ist gleichmäßig ausgebildet, wobei in vielen Fällen die mechanische Festigkeit des perforierten Flächengebildes erhöht wird, und die Gestalt der gebildete Perforation verbessert die Abführung von Wasser, wobei eine Feuchtigkeitsstagnation im Inneren der fertigen Verpackung vermieden wird.
Das thermoplastische Flächengebilde kann aus einem beliebigen geeigneten thermoplastischen Material gebildet sein, beispielsweise aus einem Polyolefin, wie z. B. Polyethylen oder Polypropylen.
Die Gestalt der Nadel oder der Ultraschall-Elektrode kann innerhalb weiter Grenzen gewählt werden. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß ein im allgemeinen zylindrischer Hauptbereich mit einem sich verjüngenden oder konischen Endbereich zum Durchdringen des thermoplastischen Flächengebildes geeignet ist.
Eines der Formgebilde kann durch einen nach außen vorstehend angeordneten, teilweise kreisförmigen Bereich an dem oder nahe bei dem oberen Ende des zylindrischen Bereichs gebildet sein, der mit einem ähnlichen entsprechenden, Umfangsbereich des Zylinders zusammenarbeitet, um dadurch einen gleichmäßigen Wulst mit halbkreisförmigem Querschnitt an dem fertigen, perforierten Produkt zu bilden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen ausführlicher beschrieben. Darin zeigen:
Fig. 1 eine fragmentarische Schnittansicht eines gerippten thermoplastischen Flächengebildematerials, das mittels heißer Nadeln gemäß dem Stand der Technik perforiert ist;
Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht eines Flächengebildes, das mittels eines Ultraschall-Verfahrens gemäß dem Stand der Technik perforiert ist;
Fig. 3 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht eines Flächengebildes, das gemäß der Erfindung perforiert ist;
Fig. 4(a) bis (f) schematische Darstellungen der Arbeitsphasen der Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 5(a) bis (f) der Fig. 4 ähnliche Ansichten eines weiteren Ausführungsbeispiels.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, und insbesondere auf Fig. 4, ist zu erkennen, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung bei diesem Ausführungsbeispiel eine Ultraschall-Elektrode aufweist, die allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist und die einen zylindrischen Hauptbereich 12 und eine konische Spitze 14 aufweist. Die Elektrode 10, bei des es sich zum Beispiel um eine "Sonotrode" handelt, ist derart angeordnet, daß sie über einem gerippten bzw. Rippen aufweisenden, thermoplastischen Flächengebilde 16 hin- und herbeweglich ist.
Bei einem herkömmlichen Ultraschall-Perforationssystem würde das Flächengebilde 16 auf einer Platte liegen, in der Öffnungen zum Aufnehmen der Elektrode 10 ausgebildet sind. Gemäß der Erfindung wird jedoch unter jeder Elektrode 10 ein allgemein mit dem Bezugszeichen 18 bezeichnetes Formgebilde plaziert, das einen Zylinder 20 aufweist, der zur Ausführung einer Hin- und Herbewegung in vertikaler Richtung ausgebildet ist und einen Kolben 22 enthält, der wiederum zur Ausführung einer Hin- und Herbewegung in vertikaler Richtung im Inneren des Zylinders entgegen der Wirkung eines Arbeitsfluids oder einer Feder 24 ausgebildet ist.
Der dargestellte Kolben besitzt eine Gestalt, die der des konischen Bereichs 14 der Elektrode sehr ähnlich ist, und er ist an seinem Scheitel mit einer Vertiefung 26 versehen, die eine Formgebung entsprechend der äußersten Spitze des konischen Bereichs 14 der Elektrode 10 aufweist und diese aufnehmen kann.
Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist wie folgt. Beginnend mit der in Fig. 4a dargestellten Position wird die Ultraschall- Elektrode 10 vertikal nach unten bewegt (in Richtung des Pfeils), wo die Ultraschall-Schwingung die Temperatur des thermoplastischen Materials erhöht und beginnt, dieses zu erweichen. Wie in Fig. 4b dargestellt ist, beginnt die Elektrode 10 das Material zu durchdringen, bis sie die in Fig. 4c dargestellte Position erreicht.
In diesen drei Phasen bleibt die Position des Formgebildes 18 statisch, wie dies dargestellt ist. Sobald jedoch die Position der Fig. 4c erreicht ist, wird das Formgebilde 18 nach oben bewegt, und zwar der Zylinder 20 und der Kolben 22 zusammen, wobei sich die Nadel 10 ebenfalls nach oben bewegt. Dies setzt sich bis zu der in Fig. 4d gezeigten Position fort, in der sich die Elektrode 10 und der Kolben 22 in etwa an einer Stelle auf halbem Wege in der Mitte des Streifens aus thermoplastischem Material 16 treffen.
In diesem Stadium setzt der Zylinder seine Bewegung in Richtung nach oben fort, während die Elektrode 10 beginnt, sich nach unten zu bewegen und dabei auch den Kolben 22 entgegen des Drucks des Arbeitsfluids 24 nach unten drückt. Dies setzt sich fort, bis die Position der Fig. 4e erreicht ist. Die obere Umfangsfläche 28 des Zylinders 10 ist in eine teilkreisförmige Gestalt hinterschnitten, wie dies in den Zeichnungen dargestellt ist.
Ein entsprechender teilkreisförmiger Bereich 30 ist über dem zylindrischen Hauptbereich 12 der Elektrode 10 vorgesehen und bildet ein zweites Formgebilde. Wenn die Position der Fig. 4e erreicht ist, formen diese beiden Formgebilde in Kombination die nach außen wegradenden Ränder 32 des perforierten Kunststoffmaterials zu einem Wulst 34, der eine allgemein halbkreisförmige Außenfläche aufweist.
Der Vorgang wird dadurch abgeschlossen, daß die Elektrode 10 angehoben und der Zylinder zurückbewegt wird, während gleichzeitig der Kolben 22 in dem Zylinder 20 nach oben bewegt wird, bis wiederum die Position der Fig. 4a erreicht ist und ein neues thermoplastisches Flächengebilde 16 zur Perforation eingebracht werden kann.
Die Vorrichtung der Fig. 4 kann ohne den Kolben und diesem zugeordnete Elemente zum Verschweißen von Löchern verwendet werden, die durch heiße Nadeln oder andere Systeme gebildet sind, die von direkter Wärme Gebrauch machen. Das heißt, zur Bildung des Wulstes 34 werden effektiv nur die Positionen der Fig. 4(e) und (f) verwendet.
Unter Bezugnahme auf Fig. 5, in der gleiche Bezugszeichen gleiche Teile bezeichnen, ist die Elektrode durch eine Nadel ersetzt, die durch ein elektrisches Element 40 beheizt wird, das in einer Platte 42 aus isolierendem Material fixiert ist. Die Nadel 10' ist von einem allgemein mit dem Bezugszeichen 44 bezeichneten, ersten Formgebilde umgeben, das zwischen zwei Platten 46, 48 angebracht ist.
Der Raum zwischen den Platten 46, 48 kann mit Kühlwasser 50 oder einem Heizfluid gefüllt sein. Das Formteil 44 läßt sich in einfacher Weise auswechseln, indem man die Platten trennt und man ein neues Formteil einsetzt, falls eine andere Gestalt usw. erforderlich ist. Ein zweites Formgebilde 52 befindet sich auf der anderen Seite des Flächengebildes 16 und besitzt eine Formgebung zum Aufnehmen der Nadel 10' in der Öffnung 54.
Das Formgebilde 52 ist zwischen zwei Platten 56, 58 gehalten und kann durch Trennen der Platten in einfacher Weise ausgewechselt werden. Kühlwasser 60 oder ein Heizfluid ist in das Formgebilde 52 gefüllt.
Der untere Umfangsbereich 62 des Gebildes 52 wirkt mit dem oberen Umfangsbereich 64 des Gebildes 44 zusammen, um den Wulst 34 zu bilden, wie dies im folgenden noch erläutert wird. Das Gebilde 44 kann Kanäle 66 aufweisen, um geschmolzenes Flächengebildematerial aufzunehmen und diesem eine Gestalt zu geben.
Wie zu sehen ist, erzeugen die Kanäle 66 die in Fig. 5(e) mit 34b bezeichnete Wulstform, jedoch können durch Austauschen der Formgebilde-Gestalt nach Bedarf auch andere Wulstformgebungen hergestellt werden, wie dies bei 34a und 34c dargestellt sind. Es wird lediglich eine Vorrichtung beansprucht, die die Erzielung eines gleichmäßigen Wulstes mit halbkreisförmigem Querschnitt gestattet, wie dieser bei 34c dargestellt ist.
Fig. 5(a) veranschaulicht die Ausgangsposition, in der die Nadel 10' unmittelbar vor dem Perforieren des Flächengebildes 16 ist. Wenn sich die Nadel 10' und das Formteil 44 nach oben bewegen (Fig. 5(b)), bewegt sich das zweite Formgebilde 52 nach unten.
In Fig. 5(c) hat sich die Nadel durch das untere Formgebilde 44 hindurchbewegt und das Flächengebilde 16 perforiert, während sich das untere Formgebilde 44 nach oben bewegt hat, so daß sein oberer Umfangsbereich 64 in etwa auf halbem Wege durch das Flächengebilde 16 hindurchbewegt ist.
Schließlich wird in Fig. 5(d) die Nadel zurückgezogen, und gleichzeitig damit oder auch nicht wird das obere Formgebilde 52 nach unten verbracht, so daß es auf das untere Formgebilde 44 tritt, um den Wulst 34 zwischen ihnen zu bilden.
Die in Fig. 5(c) gezeigte Verformung 68 wird durch das Formteil 52 eliminiert, und die Kanäle 66 nehmen geschmolzenes Material auf, um die bei 34b in Fig. 5(e) dargestellte Wulstform zu bilden. Es läßt sich eine große Anzahl verschiedener Öffnungskonfigurationen erzielen, wie dies in Fig. 5(e) veranschaulicht ist.
Die Vorrichtung kann mit oder ohne die Nadel 10' dazu verwendet werden, bereits hergestellte Öffnungen zu verschweißen. In diesem Fall kann es erforderlich sein, das Kühlfluid 50, 60 durch ein Heizfluid (z. B. heißes Öl) zu ersetzen, um das Flächengebilde ausreichend zu erweichen, um die Bildung des Wulstes 34 zu ermöglichen.
Es versteht sich, daß eine Anordnung bzw. ein Feld solcher Nadeln/Elektroden 10' und Formgebilde vorhanden ist, um ein Flächengebilde mit einer beliebigen bestimmten Fläche gleichzeitig zu perforieren.
Alternativ hierzu kann eine Reihe von Elektroden und Formgebilden vorgesehen sein, und das Flächengebilde kann in Vorwärtsrichtung in intermittierender Weise weiterbewegt werden, während die Perforation stattfindet.
Das Verfahren gemäß der Erfindung erzeugt eine Perforation, bei der die Struktur des Flächengebildes nach der Verformung gleichmäßig ist und es in manchen Fällen sogar in der Lage ist, das mechanische Leistungsvermögen und die mechanische Festigkeit des perforierten Flächengebildes - insbesondere im Gegensatz zu herkömmlichen Ultraschall-Verschweißverfahren - zu steigern.
Außerdem schafft die Gestalt des Lochs, das keine Barriere an seiner oberen Fläche aufweist, eine drastische Verbesserung der Wasserabführung und vermeidet eine Feuchtigkeitsstagnation im Inneren der fertigen Verpackung und reduziert ferner Tara- Schwankungen.

Claims

1. Vorrichtung zum Formen von Perforationen in Kunststoff- Flächengebildematerial (16), wobei die Vorrichtung ein Formgebilde (18, 30, 44, 52) auf der einen Seite des Flächengebildematerials und ein komplementäres Formgebilde (18, 30, 44, 52) auf der anderen Seite des Flächengebildematerials zum Zusammenwirken mit dem ersten Formgebilde zusammen mit einem Druckkolben (10', 22) aufweist, wobei wenigstens eines der Formgebilde und/oder der Druckkolben beheizbar ist und eines dieser Formgebilde eine Nadel (10, 10') aufweist, wobei die Formgebilde in der Lage sind, sich in etwa auf halbem Wege durch das Flächengebildematerial hindurch zu treffen, wobei das eine der Formgebilde mit dem Druckkolben (10', 22) zusammenwirkt, um dadurch das Material zu perforieren, woraufhin der Druckkolben zurückgezogen wird und das andere Formgebilde mit dem ersten Formgebilde zusammenwirkt, um der Perforation (34) eine Gestalt zu geben und den Flächenkörper abzudichten,

dadurch gekennzeichnet,

daß das eine der Formgebilde von einem nach außen vorstehend angeordneten, teilweise kreisförmigen Bereich (30, 52) an dem oder nahe bei dem oberen Ende eines zylindrischen Bereichs (12) der Nadel (10) gebildet ist, der mit einem ähnlichen, entsprechenden Umfangsbereich (28, 44) an dem anderen Formgebilde (20) zusammenwirkt, wenn die Bereiche aufeinander zu bewegt werden, so daß dadurch ein gleichmäßiger Wulst (34, 34c) mit halbkreisförmigem Querschnitt an dem fertigen, perforierten Produkt gebildet wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Druckkolben die Nadel (10') ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Nadel (10) in eines der Formgebilde (30) eingebaut ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei es sich bei der Nadel um eine vom Ultraschall-Typ handelt oder diese z. B. elektrisch beheizt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Nadel oder die Ultraschall-Elektrode (10) einen im allgemeinen zylindrischen Hauptabschnitt (12) und einen sich verjüngenden oder konischen Endbereich (14) aufweist, der zum Durchdringen des thermoplastischen Flächengebildes geeignet ist, und wobei der kreisförmige Bereich sich an dem oder nahe bei dem oberen Ende des zylindrischen Hauptabschnitts des Nadel befindet.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Formgebilde (44, 52) relativ zueinander sowie unabhängig von der Nadel (10') hin- und herbeweglich sind, um dadurch einen Wulst (34c) zu bilden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Formgebilde in einfacher Weise austauschbar sind, um dadurch die Gestalt des Wulstes zu ändern.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Formgebilde mit zugeordneten Reservoirs (50, 60) für Kühl- oder Heizfluid versehen sind.

9. Verfahren zum Formen von Perforationen in Kunststoff- Flächengebildematerial (16) mit einer Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

Anordnen eines ersten Formgebildes (18, 30, 44, 52) auf der einen Seite des Flächengebildematerials und eines komplementären Formgebildes (18, 30, 44, 52) auf der anderen Seite des Flächengebildematerials, Aufbringen von Wärme und

Verlagern der Formgebilde aufeinander zu, so daß sie sich in etwa auf halbem Wege durch das Flächengebildematerial hindurch treffen, um dadurch der dazwischen gebildeten Perforation eine Gestalt geben, sowie

Bewegen der Formgebilde (10, 18; 44, 52) aufeinander zu, um einen gleichmäßigen Wulst (34, 34a bis 34c) mit halbkreisförmigem Querschnitt zu bilden.