DE69815817T2 - Vorrichtung zum Schweissen eines Klebestreifens auf eine Verpackungsfolie für flüssige Nahrungsmittel - Google Patents

Vorrichtung zum Schweissen eines Klebestreifens auf eine Verpackungsfolie für flüssige Nahrungsmittel Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einheit zum Aufschweißen eines Verschlussstreifens auf einen Streifen aus Verpackungsmaterial für fließfähige Nahrungsmittel.
  • Viele fließfähige Lebensmittel wie zum Beispiel alkoholfreie Getränke, Fruchtsaft, pasteurisierte oder lang haltbare Milch (ultrahoch erhitzte bzw. H-Milch), Wein, Tomatensauce, usw. werden in Verpackungen verkauft, die aus sterilisiertem Verpackungsmaterial hergestellt werden.
  • Typische Beispiele für derartige Verpackungen sind die Verpackungsbehälter in Form eines Parallelflachs für flüssige oder fließfähige Lebensmittelprodukte, die unter der Bezeichnung Tetra Brik® und Tetra Brik Aseptic (eingetragenes Warenzeichen) bekannt sind und die durch Falten und Verschweißen eines aus Streifen gerollten Verpackungsmaterials gebildet werden.
  • Das Verpackungsmaterial umfasst Lagen aus faserigem Material, z. B. Papier, das auf beiden Seiten mit thermoplastischem Material, z. B. Polyethylen, kaschiert ist. Dieses Material wird zur Herstellung nicht-aseptischer Verpackungen verwendet, die pasteurisierte Milch, pasteurisierten Fruchtsaft, usw. enthalten. Bei aseptischen Verpackungen weist die Seite des Verpackungsmaterials, die schließlich mit dem Lebensmittelprodukt in der Verpackung in Berührung kommt – sie wird nachstehend einfach als innen liegende Kunststoffschicht bezeichnet – auch eine Folie aus Sperr material, z. B. Aluminiumfolie, auf, die ebenfalls mit thermoplastischem Material beschichtet ist.
  • Solche Verpackungen werden bekanntlich auf voll automatisierten Verpackungsmaschinen hergestellt, auf denen aus dem in Streifenform zugeführten Verpackungsmaterial ein durchgehender Schlauch gebildet wird; der Streifen aus Verpackungsmaterial zum Herstellen aseptischer Verpackungen wird auf der Verpackungsmaschine sterilisiert, z. B. durch Auftragen eines Sterilisiermittels wie eine Lösung aus Wasserstoffsuperoxid, und im Anschluss an die Sterilisierung wird von den Oberflächen des Verpackungsmaterials das Sterilisiermittel entfernt, z. B. durch Verdampfen unter Erwärmung; abschließend wird der in dieser Weise sterilisierte Streifen aus Verpackungsmaterial in einem geschlossenen sterilen Umfeld gehalten und in Längsrichtung gefaltet und versiegelt bzw. zugeschweißt, um so einen durchgehenden, vertikal zugeführten Schlauch zu bilden, der anschließend mit dem Lebensmittelprodukt gefüllt wird.
  • Zuvor wird auf eine Längskante der innen liegenden Kunststofflage des Streifens aus Verpackungsmaterials ein Verschlussstreifen aus thermoplastischem Material aufgebracht, auf den das Verpackungsmaterial anschließend aufgeschweißt wird, um so einen vertikalen Schlauch zu bilden.
  • Der Schlauch wird anschließend mit dem sterilisierten oder steril verarbeiteten Lebensmittelprodukt gefüllt, wird an Querschnittslinien, die in gleichen Abständen ausgebildet sind, zugeschweißt und in kissenförmige Packungen geschnitten, die anschließend mechanisch so gefaltet werden, dass sie Verpackungen in Form eines Parallelflachs bilden.
  • Verpackungsmaschinen der vorstehend genannten Art, bei denen der Verschlussstreifen normalerweise auf die innen liegende Kunststoffschicht des Streifens aus Verpackungsmaterial in einer Anpressstation aufgebracht wird, welcher der zuvor erwärmte Streifen aus Verpackungsmaterial und der Verschlussstreifen entlang unterschiedlichen Bahnen zugeführt werden, und in welcher der Verschlussstreifen auf eine Längskante des Streifens aus Verpackungsmaterial aufgepresst wird.
  • Der Streifen aus Verpackungsmaterial wird normalerweise mittels einer Heißluftdüse vorgewärmt, die sich auf der Zuführseite von der Anpressstation befindet und eine Reihe von Luftzuführöffnungen aufweist, die dem Streifen aus Verpackungsmaterial zugewendet sind.
  • Die Anpressstation weist normalerweise ein Paar Rollen auf, zwischen denen der vorgewärmte Streifen aus Verpackungsmaterial und der Verschlussstreifen gleichzeitig gewalzt werden. Eine Anpressstation dieser Art ist aus der europäischen Patentschrift EP-A-703063 bekannt. Während der Streifen aus Verpackungsmaterial zwischen den Rollen bzw. Walzen durchgeführt wird, überträgt er einen Teil seiner eigenen Wärme auf den Verschlussstreifen und macht ihn damit weich, so dass der von den Rollen ausgeübte Druck den Verschlussstreifen auf den Streifen aus Verpackungsmaterial aufschweißt. Aus der europäischen Patentschrift EP-A-816052 ist eine Einheit zum Heißversiegeln bzw. Verschweißen bekannt, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 definiert ist.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Einheit zum Aufschweißen eines Verschlussstreifens auf einen Streifen aus Verpackungsmateriai für fließfähige Nahrungsmittel zu schaffen, welche geradewegs in kostengünstiger Weise die Verwendung von Verpackungsmaterialien mit einer innen liegenden Kunststoffschicht ermöglicht, deren Stärke geringer ist als die schon erwähnte Mindestdicke.
  • Erfindungsgemäß ist eine Einheit zum Aufschweißen vorgesehen, wie sie in Anspruch 1 umrissen ist.
  • Ein bevorzugtes, nicht einschränkendes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachstehend exemplarisch unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben, in welcher ein Schnitt durch eine Aufschweißeinheit gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt ist.
  • Dabei gibt das Bezugszeichen 1 insgesamt eine Einheit zum Aufschweißen eines Verschlussstreifens 3 auf einen Streifen 2 aus Verpackungsmaterial für fließfähige Lebensmittelprodukte an.
  • Die Einheit 1 kann in eine (hier nicht dargestellte) Verpackungsmaschine einbezogen werden, die zum kontinuierlichen Formen von aseptischen verschweißten bzw. heiß versiegelten (nicht dargestellten) Verpackungen aus einem Schlauch aus dem Verpackungsmaterial dient, welche ein fließfähiges Lebensmittelprodukt wie zum Beispiel pasteurisierte oder ultrahocherhitzte Milch bzw. H-Milch, Fruchtsaft, Wein, usw. enthält. Genauer gesagt, wird der Schlauch in an sich bekannter Weise auf der Austragseite aus der Einheit 1 durch Falten und Verschweißen des Streifens 2 aus Verpackungsmaterial entlang des Verschlussstreifens 3 gebildet, mit dem sterilisierten oder steril verarbeiteten Lebensmittelprodukt zur Verpackung gefüllt und dann entlang querverlaufenden Querschnitten in gleichen Abständen von einander zugeschweißt und geschnitten.
  • Das Verpackungsmaterial umfasst Schichten aus faserigem Material, z. B. Papier, das auf beiden Seiten mit thermoplastischem Material wie z. B. Polyethylen kaschiert ist; die Seite des Verpackungsmaterials, die schließlich mit dem Inhalt der Verpackung in Berührung kommt – und die nachstehend einfach als die innen liegende Kunststoffschicht bezeichnet wird – weist außerdem eine Folie aus einem Sperrmaterial wie beispielsweise eine Aluminiumfolie auf, die ebenfalls mit thermoplastischem Material beschichtet ist. Der Verschlussstreifen 3 ist andererseits aus einem thermoplastischen Material hergestellt.
  • Mit Hilfe (hier nicht dargestellter) bekannter Vorrichtungen werden ein Streifen 2 und ein Verschlussstreifen 3 jeweils entlang einer ersten Bahn A und einer zweiten Bahn B mit einem gemeinsamen Abschnitt C zugeführt, entlang dessen der Verschlussstreifen 3 unter Druck auf eine Längskante der innen liegenden Kunststoffschicht des Streifens 2 aufgeschweißt wird.
  • Genauer gesagt stellt die Bahn A einen geradlinigen horizontalen Weg dar, während die Bahn B zusätzlich zu dem gemeinsam mit der Bahn A vorgesehenen Abschnitt C einen geradlinigen zuführseitigen Abschnitt B1 parallel zur Bahn A und einen schräg verlaufenden Abschnitt B2 auf, welcher den Abschnitt B2 mit dem Abschnitt C v erbindet.
  • Die Einheit 1 weist eine Anpressstation 4 auf, welche den Verschlussstreifen 3 auf den Streifen 2 andrückt und den gemeinsamen Abschnitt C der Bahnen A und B definiert, sowie eine Vorrichtung 5 zur Wärmebehandlung, welche den Streifen 2 und den Streifen 3 entlang der jeweiligen Bahnen A und B auf der Zuführseite der Anpressstation 4 vorwärmt.
  • Die Anpressstation 4 weist ein Paar Andruckrollen 7, 8 mit jeweils parallel verlaufenden Achsen auf, die sich in entgegengesetzte Richtungen drehen und sich nah bei einander befinden, um einen Durchtritt 9 mit kleinem Querschnitt zu bilden, durch welchen der Streifen 2 und der Verschlussstreifen 3 gleichzeitig gewalzt werden.
  • Insbesondere ist bei dem hier dargestellten Beispiel eine (7) der Andruckrollen mit einem viel größeren Durchmesser als die andere (8) ausgeführt, auch wenn dabei zu beachten ist, dass genauso gut auch Rollen mit dem gleichen Durchmesser verwendet werden können. Bei dem dargestellten Beispiel verläuft der Verschlussstreifen 3 um die Andruckrolle 7 mit dem größeren Durchmesser und um eine Führungsrolle 10, deren Achse parallel zu den Achsen der Rollen 7, 8 verläuft und sich an der Verbindungsstelle der Abschnitte B1 und B2 mit der Bahn B befindet.
  • Die Vorrichtung 5 zur Wärmebehandlung weist eine erste Düse 13 und eine zweite Düse 14 auf, die sich auf der Zuführseite des Abschnitts C entlang der jeweiligen Bahnen A und B befinden und jeweils dazu dienen, Heißluft auf den Streifen 2 und den Verschlussstreifen 3 zu richten, um beide Streifen vor dem Walzen an den Andruckrollen 7, 8 vorzuwärmen. Im Einzelnen ist die Düse 14 über eine Nebenleitung mit der Düse 13 verbunden.
  • Die Düse 13 ist auf einem Endabschnitt einer Heißluft-Zuführleitung 15 ausgebildet und weist gegenüber dem Streifen 2 eine im Wesentlichen flache Bodenwandung 16 auf, die parallel zum Streifen 2 verläuft und ihrerseits eine Reihe von hindurch geführten Öffnungen 18 zum Zuführen von Heißluft aufweist.
  • Die Düse 13 ist der Andruckrolle 7 zugewandt und wird auch von einer im Wesentlichen flachen Seitenwandung 19 definiert, die bezüglich der Wandung 16 schräg verläuft und dabei einen Anschluss für die Düse 14 definiert und ein durchgehendes Loch 20 aufweist, durch welches ein Luftstrom aus der Düse 13 zur Düse 14 hin möglich wird.
  • Die Düse 14 weist einen integral ausgebildeten Kastenbereich 21 auf, der sich entlang des Abschnitts B2 der Bahn B zwischen der Führungsrolle 10 und der Andruck 4 rolle 7 befindet und einem entsprechenden Abschnitt des Verschlussstreifens 3 zugewandt ist, und ferner einen Endabschnitt 22, der sich von dem Kastenbereich 21 zur Düse 13 hin erstreckt und mittels eines Befestigungselements 23 integral mit der Wandung 19 verbunden ist.
  • Genauer gesagt weist das Befestigungselement 23 einen rohrförmigen Hauptabschnitt 24 auf, an welchem der rohrförmige Abschnitt 22 einer Düse 14 koaxial mit Presspassung eingesetzt ist, sowie einen umlaufenden Abschlussflansch 25, der mit Hilfe einer Reihe von Schrauben 26 an der Wandung 19 angebracht ist.
  • Der Kastenbereich 21 der Düse 14 weist im Wesentlichen die Form eines Parallelflachs auf und besitzt eine Seitenwandung 27, die auf gegenüber liegenden Seiten durch zwei Basiswandungen 28, 29 verschlossen wird, von denen die erste (28) parallel zum Verschlussstreifen 3 verläuft und diesem zugewandt ist und eine Reihe von durchgehenden Öffnungen 30 zur Zuführung von Luft aufweist, während die zweite (29) ein durchgeführtes Loch 31 aufweist, von dessen peripherer Kante aus sich der rohrförmige Abschnitt 22 integral erstreckt.
  • In dem Fall, dass die Verpackungsmaschine angehalten wird, bewegt sich die Vorrichtung 5 zur Wärmebehandlung mittels einer bekannten, hier aber nicht dargestellten Einrichtung in eine Ruhestellung, in welcher sich die Düsen 13, 14 seitlich von dem Streifen 2 und dem Verschlussstreifen 3 im Abstand von diesen befindet.
  • Die Einheit 1 weist auch eine weitere Düse 32 auf, welche zwischen der Wandung 28 der Düse 14 und dem Verschlussstreifen Kaltluft einleitet und während der Zuführung des Verschlussstreifens 3 beim Hochlaufen aktiviert wird, bis die stetige Betriebsgeschwindigkeit erreicht ist, um so zu verhindern, dass der Verschlussstreifen 3 durch Überhitzung beschädigt wird.
  • Die Vorteile der Einheit 1 gemäß der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der vorstehenden Beschreibung.
  • Insbesondere muss dank des Vorwärmens des Verschlussstreifens 3 der Streifen 2 aus Verpackungsmaterial nicht mehr eine so große Wärmemenge an den Verschlussstreifen 3 abgeben und kann deshalb auf eine Temperatur erwärmt werden, die unter der bekannten Vorwärmtemperatur liegt, wie sie bei bekannten Einheiten zum Heißversiegeln üblich ist. Aus diesem Grund ermöglicht diese Maßnahme die Verwendung von Verpackungsmaterialien mit einer innen liegenden Kunststoffschicht, die dünner ist als die Innenlage bei normalerweise verwendeten Verpackungsmaterialien; angesichts der großen Anzahl von Verpackungen (mehrere Milliarden), die jährlich hergestellt werden, bedeutet dies eine erhebliche Verringerung des Verbrauchs an Kunststoffmaterial und bietet hinsichtlich der Kosten und mit Rücksicht auf die Umwelt Vorteile.
  • Selbstverständlich können an der Einheit 1 in der hier beschriebenen und dargestellten Form Veränderungen vorgenommen werden, die jedoch in den Rahmen des Umfangs der beiliegenden Ansprüche fallen.

Claims (3)

  1. Aufschweißeinheit (1) für eine automatische Verpackungsmaschine, bei welcher ein streifen 82) aus Verpackungsmaterial für fließfähige Nahrungsmittelprodukte und ein Verschlussstreifen (3) jeweils entlang einer ersten Bahn und einer zweiten Bahn (A, B) mit mindestens einem gemeinsamen Abschnitt (C) zugeführt werden, entlang welchem der Verschlussstreifen (3) unter Druck auf eine Längskante des Streifens (2) aus Verpackungsmaterial aufgeschweißt wird, wobei die Einheit (1) eine erste Erwärmungseinrichtung aufweist, die sich entlang der ersten Bahn (A) auf der Zuführseite des gemeinsamen Abschnitts (C) zum Vorwärmen des Streifens (2) aus Verpackungsmaterial befindet, und eine zweite Erwärmungseinrichtung, die sich entlang der zweiten Bahn (B) auf der Zuführseite des gemeinsamen Abschnitts (C) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Erwärmungseinrichtung so angeordnet ist, dass sie den Verschlussstreifen (3) vorwärmt, dass die erste Erwärmungseinrichtung und die zweite Erwärmungseinrichtung in Reihe zu einander geschaltet sind, und dass die Einheit des Weiteren eine Düse (32) aufweist, welche in den Bereich zwischen der zweiten Erwärmungseinrichtung (14) und dem Verschlussstreifen (3) Kaltluft leitet, wobei die Düse (32) selektiv während der Zuführung des Verschlussstreifens (3) entlang der zweiten Bahn (B) beim Hochlaufen aktiviert wird.
  2. Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Erwärmungseinrichtung eine erste Düse (13) aufweist, die sich an einem Endabschnitt einer Zuführleitung (15) für Heißluftzufuhr befindet, und dass die zweite Erwärmungseinrichtung eine zweite Düse (14) aufweist, die über eine Nebenleitung mit der ersten Düse (13) verbunden ist.
  3. Einheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Düse (13) eine Bodenwandung (16) aufweist, die mit Öffnungen (18) für die Heißluftzufuhr versehen ist, welche dem Streifen (2) aus Verpackungsmaterial zugewandt sind, wobei die zweite Düse (14) einen ersten Abschnitt (21) umfasst, der Öffnungen (30) für die Heißluftzufuhr aufweist, die dem Verschlussstreifen (3) zugewandt sind, sowie einen zweiten Abschnitt (22), der sich von dem ersten Abschnitt (21) weg erstreckt und über eine Nebenleitung mit der ersten Düse (13) verbunden ist.
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