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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gerät, um einen ununterbrochenen
Streifen aus Kaugummimaterial auf Maß zu bringen, das zumindest
ein paar Rollenglieder umfaßt.
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Hintergrund der Erfindung
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Das
Verfahren, um Gummierzeugnisse vom Tafel/Streifen-Typ herzustellen
und zu verpacken ist zeitraubend und mit beträchtlicher manueller Handhabung
verbunden. Das Hauptproblem bestand im Beibehalten der Größe der Tafel
während
der automatisierten Verarbeitung. Gummis vom Tafel/Streifen-Typ,
beispielsweise Trident® Gummi, der durch Warner
Lambert hergestellt ist, werden typischerweise in Chargenkesseln
verarbeitet, von Hand in Klumpen geteilt, die in eine breite, flache
ununterbrochene Bahn mittels einer Extrudermaschine geformt werden,
und sodann durch Walz-, Rill- und Schneidmaschinen hindurch geführt. Die
Bahnen eingerillten Gummis werden in gekühlten Konditionierräumen belassen,
bevor sie umhüllt
und verpackt werden. Die Bahnen des Gummierzeugnisses werden zu
einer Verpackungsmaschine gebracht, wo sie zunächst in längliche Streifen zerteilt und
dann in einzelne Gummistücke
geteilt und anschließend
umhüllt
und verpackt werden.
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Einige
klumpenartige Gummierzeugnisse, beispielsweise Bubble Gum-Erzeugnisse, werden
in eine strangartige Form gebracht und unmittelbar von einem Extruder
in eine Verpackungsmaschine hinein geführt. Das Erzeugnis wird durch
Walzen zu einer im wesentlichen quadratischen Querschnittsform gebracht
und mittels eines Schneidmechanismus in einzelne Stücke geteilt.
Die einzelnen Stücke
werden dann umhüllt
und verpackt.
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Ein
Verfahren, welches Gummistränge
formt, ist beispielsweise im US-Patent 4,940,594 gezeigt.
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Die
EP 0 334 648 bezieht sich
ebenfalls auf ein Gerät
zur Handhabung von Kaugummi mit kreisrundem Querschnitt, wobei der
Gummi entlang einer Reihe von Bändern
gefördert
wird, damit der Gummi genügend
abkühlen
kann, wenn er eine Schneideinrichtung erreicht.
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Bislang
war es nicht möglich,
ein kontinuierliches Verarbeitungs- und Verpackungssystem für Kaugummierzeugnisse
vom Tafel/Streifen-Typ zu benutzen, die in standardisierten Gummistreifen-Umhüllungen
verpackt sind. Dies beruht auf der Tatsache, dass dem Standard entsprechende
Verpackungsmaschinen für
das Umhüllen
Gummistücke benötigen, die
genau kalibriert und konditioniert sind.
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Abriss der Erfindung
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Gerät zur Verfügung zu
stellen, das ein endgültiges
Kaugummierzeugnis in flacher bandartiger Konfiguration auf Maß bringt
und hält,
so dass es unmittelbar einer Verpackungsmaschine standardisierten
Typs zugeführt
werden kann.
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Das
Gummierzeugnis wird vorzugsweise mittels eines kontinuierlichen
Extrusionsverfahrens hergestellt. Das erhaltene, geschmolzene Gummierzeugnis
wird zu einem ununterbrochenen Materialband oder -streifen mittels
einer zweiten Extrusionseinrichtung geformt. Der Strang des Gummimaterials
wird durch ein Kühlgerät hindurch
und in einen endgültigen
Kalibrier mechanismus hinein geführt. Das
Kalibriergerät
hält das
Material in einer genau gemessenen Größe und Form. Das Kalibriergerät beinhaltet
eine Mehrzahl paralleler und senkrechter Walzen, die das fortlaufend
zugeführte
Gummimaterial auf ein endgültiges
Maß und
ein Finish hoher Dimensionstoleranzen bringt. Das erhaltene Material, das
aus dem Kalibriergerät
austritt, hat die endgültige,
spezifizierte Querschnittsgröße und Form.
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Danach
wird der gekühlte
und genau geformte, ununterbrochene Materialstreifen zu einer Schneid-
und Verpackungsmaschine zugeführt,
wo das Gummierzeugnis in einzelne Stücke des Gummierzeugnisses geteilt
wird die einzeln umhüllt
werden. Die umhüllten
einzelnen Stücke
des Gummierzeugnisses werden durch die Verpackungsmaschine zu Packungen
geformt, und die Packungen des Gummimaterials werden anschließend für den kommerziellen
Verkauf zu Partien zusammengefaßt.
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Die
vorliegende Erfindung löst
einige oder sämtliche
der nachstehenden Vorteile gegenüber heutigen
Systemen zum Erzeugen und Verpacken von Kaugummierzeugnissen vom
Platten/Streifen-Typ: kürzere
Zykluszeit, geringerer Arbeitsaufwand, Möglichkeit, gleichzeitig mehrere
Geschmacksrichtungen zu verarbeiten und zu verpacken, verbesserte
Prozeßsteuerung,
verringerte Arbeitskosten, Verringerung von arbeitsintensiven Wiederholungsvorgängen, Verringerung
der Materialhandhabung und geringere Komplexität.
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Diese
und weitere Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen
aus der nachstehenden Beschreibung der Erfindung hervor, wenn sie anhand
der begleitenden Zeichnungen und angefügten Ansprüchen in Betracht gezogen wird.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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1 ist
eine schematische Darstellung des bevorzugten Ausführungsbeispieles
der vorliegenden Erfindung, während 1A ein
alternatives Beispiel für
einen Teil derselben zeigt;
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2 ist
eine Seitenansicht eines Kaugummi-Kalibriergerätes gemäß der vorliegenden Erfindung;
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3 ist
eine Draufsicht des in 2 gezeigten Kalibriergerätes;
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4 ist
eine schematisierte Ansicht, die einen Teil des in 2 und 3 gezeigten
Kalibriergerätes
darstellt, und
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5 ist
eine Querschnittdarstellung des in 4 gezeigten
Gerätes,
wobei die Schnittlinie entsprechend der Linie 7-7 in 4 verläuft, mit
Blickrichtung entsprechend der Pfeile.
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Beste Weise (n) der Ausführung der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung ist eine Verbesserung gegenüber einem
bekannten Gerät
zur Erzeugung fertig gestellter Kaugummierzeugnisse vom Tafel/Streifen-Typ
in einer dem Standard entsprechenden Hülle. Diese Kaugummierzeugnisse
umfassen typischerweise kleine flache Stücke aus Kaugummi in der Größenordnung
von 3,2 cm (1¼ Zoll)
Länge, 1,0
cm (3/8 Zoll) Breite und 0,4 cm (1/6 Zoll) Dicke. Kommerzielle Erzeugnisse
dieses Typs beinhalten die Trident® und
Dentyne® Erzeugnisse,
die durch die Warner Lambert Company vermarktet werden.
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Bekannte
Geräte
zum Erzeugen von Gummigrundstoffen sind beispielsweise in den US-Patenten
4,187,320, 5,397,580 und 5,419,919 gezeigt. Der Kaugummigrundstoff
wird mit den verschiedenen Zutaten des endgültigen Kaugummierzeugnisses
gemischt, etwa Geschmacksstoffen, Süßstoffen, Füllstoffen, Farbstoffen, Weichmachern
und dergleichen; und wird zum Enderzeugnis verarbeitet.
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1 stellt
schematisch eine bevorzugte Einrichtung und ein Gerät dar, das
beim erfindungsgemäßen Verfahren
benutzt wird.
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1A zeigt
ein alternatives Verfahren, wo ein Stückprozeß benutzt wird, um das endgültige Kaugummierzeugnis
herzustellen.
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Wie
in 1 gezeigt, werden die endgültigen Bestandteile des Gummimaterials,
beispielsweise der Gummigrundstoff, Geschmacksstoffe, Süßstoffe, Füllstoffe,
Farbstoffe, Weichmacher und dergleichen einem kontinuierlichen Extrudergerät 41 zugeführt. Das
endgültige
Gummierzeugnis 42 wird in ein zweites Extrudergerät 43 eingegeben,
das ein langgestrecktes Band oder einen Strang 44 des Materials erzeugt.
Das Gummierzeugnis 42 kann, wie es gezeigt ist, unmittelbar
in den Extruder 43 eingeführt oder kann zu einer Karte
oder dergleichen extrudiert und sodann in den Extruder 43 eingeworfen
oder anderweitig eingeführt
werden. Das stromabwärtige Ende
des Extruders 43 besitzt einen Extruderkopf 43', welcher bewirkt,
dass das Material in der gewünschten
Form extrudiert wird. An dieser Stelle ist das Band 44 ununterbrochen
und weist einen Querschnitt von vorzugsweise etwa 3,2 cm (1¼ Zoll)
Breite und 0,42 cm (1/6 Zoll) (0,0167 Zoll) Höhe auf.
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Das
aus dem Extruder 43 austretende Band hat eine erhöhte Temperatur
(ungefähr
37,8°C (100°F)) und muss
auf ungefähr
Raumtemperatur (ungefähr
21°C bis
24°C (70–75°F)) für die weitere Verarbeitung
gekühlt
werden. Daher wird das Materialband 44 durch eine Kühlkammer
oder einen Tunnel 46 hindurch geführt. Die Kühlkammer kann von beliebiger,
geeigneter Art sein, ist jedoch vorzugsweise eine 9-Pass Dx-Einheit
von Greer. Nach dem Austritt aus der Kühlkammer 46 wird das
Materialband mittels einer Sprühvorrichtung 47 leicht
mit einem Pulver bestäubt.
Das ununterbrochene Material 45 wird dann durch das Kalibriergerät 48 hindurch
geführt und
unmittelbar zu einer standardisierten oder üblichen Verpackungsmaschine 49–50 transportiert.
In der Verpackungsmaschine wird das Material in einzelne Stücke mittels
eines rotierenden Schneidmessers (nicht gezeigt) geteilt, und die
abgetrennten Stücke
werden einzeln umhüllt.
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Bei
einem alternativen Verfahren kann das ununterbrochene Materialband 45,
das aus der Kühlkammer 46 oder
dem Kalibriergerät 48 austritt,
in Längen
von 44 cm (171/4 Zoll) zerschnitten werden. Zu diesem Zweck kann
ein Rotationsschneidgerät (nicht
gezeigt) stromabwärts
entweder der Kammer 46 oder des Kalibriergerätes 48 angeordnet
sein. Einige übliche
Verpackungsmaschinen benötigen
eine festgelegte Länge
eines Streifens des Gummierzeugnisses für die weitere Verarbeitung.
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Wie
oben angeben, kann die vorliegende Erfindung mit einem endgültigen Kaugummimaterial benutzt
werden, welches durch ein kontinuierliches Extrusionsverfahren (wie
in 1 gezeigt) oder durch einen Stückprozeß erzeugt ist. Letzteres ist
in 1A gezeigt. Das Kaugummierzeugnis 42' wird in einem
Partiekessel 54 hergestellt und in einen Karren 56 hinein
oder auf ein ähnliches
Transportgerät
gekippt. Das Material wird sodann in ein Extrudiergerät eingegeben,
beispielsweise einen Extruder 43, wo es als Band oder Streifen 44 vorfestgelegter
Größe und Form
extrudiert wird. Der restliche Teil des Stückprozesses ist gleich wie
es oben unter Bezug auf 2 gezeigt ist.
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Obgleich
oben angegeben wurde, dass das Gummi-Grundmaterial zum kontinuierlichen
Extruder 41 oder zum Partiekessel 54 zusammen
mit den weiteren Bestandteilen des endgültigen Gummimaterials zugeführt wird,
ist es auch möglich,
einen kontinuierlichen Extrusionsbearbeiter zu benutzen und das endgültige Gummimaterial
in einem kontinuierlichen Prozeß zu
bereiten. Dies ist beispielsweise in den US-Patenten 5,045,325 und
5,135,760 gezeigt. Auch wenn das Gummigrundmaterial gesondert hergestellt wird,
kann es mittels beliebiger bekannter oder üblicher Verfahren erzeugt werden,
beispielsweise mit einem kontinuierlichen Extruder oder einem Gerät vom Stückprozesstyp.
Die Herstellung von Gummigrundmassen mit diesen Vorgehensweisen
ist beispielsweise in den US-Patenten 4,187,320, 5,397,580 und 5,419,919
gezeigt.
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Das
Gerät der
vorliegenden Erfindung vereinfacht das Verfahren der Gummiverarbeitung
und -verpackung wesentlich, die Erfindung ermöglicht ein bemerkenswert effizienteres
und viel weniger arbeitsintensives Verfahren als die Verfahren des
Standes der Technik.
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Das
Gerät der
vorliegenden Erfindung ermöglicht
nicht nur ein effizienteres Verfahren gegenüber den Verfahren des Standes
der Technik, sondern verbessert die endgültige Gummiqualität und Haltbarkeitsdauer.
Die Qualität
des endgültigen Gummierzeugnisses
wird verbessert, weil es nicht Alterungseffekten oder der Gefahr
einer Kontamination ausgesetzt ist, wie es bei Verfahren des Standes
der Technik bekannt ist. Mögliche
Produktvermischung oder Überkreuz-Kontaminierung
mit anderen Geschmacksstoffen von Kaugummierzeugnissen im Konditionierraum
sind ausgeschlossen. Auch ist der Raumbedarf für Herstellung und Entwicklung
von Kaugummierzeugnissen vom Streifentyp verringert.
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Weitere
Nutzen und Vorteile des Gerätes
der vorliegenden Erfindung beinhalten: kürzere Zykluszeiten, Minimierung
oder Eliminierung von Arbeitsabläufen,
geringere Materialhandhabung und geringere Komplexität.
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Ein
bevorzugtes Kalibriergerät,
das benutzt wird, um das endgültige
Kaugummierzeugnis vom Streifentyp in seiner endgültigen Form zu perfektionieren,
bevor es verpackt wird, ist in den 2–5 gezeigt.
Das Gerät
ist als Ganzes mit der Bezugszahl 48 bezeichnet. Wie in 2 und 3 gezeigt,
wird das Band oder der Streifen 45 des endgültigen Kaugummierzeugnisses
auf ein erstes Förderbandgerät 64 aufgelegt.
Die Oberseite des Förderbandes
ist durch Seitenschienen 66 flankiert, die mithelfen, das
Material in Geradeausrichtung zu halten. Eine erste Walze 68 ist über dem
Förderband 64 angeordnet
und wird benutzt, um das Band des endgültigen Gummimaterials 45' sicher zu halten.
Ein zweites Förderbandgerät 70 wird
benutzt, um das Material in das Kalibriergerät 48 zu transportieren. Eine
zweite Gruppe von seitlichen Schienen 72 wird benutzt,
um mitzuhelfen, den flachen Materialstreifen auf dem Förderband 70 zu
halten.
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Vorzugsweise
werden abgewinkelte oder trichterförmige Einführungsabschnitte 67 und 71 in Kombination
mit den seitlichen Schienen 66 bzw. 72 benutzt.
Das Kalibriergerät 48 ist
vorzugsweise aus einem für
Nahrungsmittel geeigneten Metall, beispielsweise Edelstahl, und
besitzt ein Oberteil 74 und ein Unterteil 76.
Die zwei Teile 74 und 76 sind eines über dem
anderen liegend angeordnet, wie es in 2 gezeigt
ist, und werden geführt
und in Stellung gehalten mittels einer Mehrzahl langgestreckter
Führungsstifte 77 (von
denen einer in 2 gezeigt ist) und einer Mehrzahl
vorspannender Schraubenfedern 78. Die Stifte 77 halten
die zwei Hälften 74 und 76 in ausgerichteter
Lage. Die Federn 78 werden benutzt, um bei der Positionierung
der oberen und unteren Hälften 74 bzw. 76 in
gleichmäßiger Weise
relativ zueinander mitzuhelfen, so dass der Zwischenraum 80 zwischen
ihnen eine konstante Abmessung besitzt.
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Die
zwei Hälften 74 und 76 werden
in erster Linie in einem gleichen Abstand voneinander mittels eines
einheitlichen Nivelliermechanismus 82 gehalten. Dieser
Mechanismus beinhaltet eine Reihe von Gewindebolzen 84,
die in den vier Ecken des Gerätes 48 und
entlang der zwei Seiten angeordnet sind. Eine Endloskette 86,
die durch ein Einstellrad 48 betätigt wird, wird dazu benutzt,
um sämtliche
der Gewindebolzen 84 gleichzeitig zu drehen und einzustellen.
Ein Paar von Spannrollen 90 werden ebenfalls als Teil des
Nivelliermechanismus 82 benutzt, um die Kette 86 gespannt
zu halten. Die Schraubenfedern 78 sind in Ausschnitten 92 angeordnet,
die längs
beider Enden des Gerätes 48 vorgesehen
sind. Die Federn 78 halten eine konstante Spannung zwischen oberer
und unterer Hälfte 74 bzw. 76 aufrecht
und wirken mit dem Nivelliermechanismus 82 zusammen, um
die Genauigkeit der Weite des Zwischenraumes 80 aufrecht
zu erhalten.
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Drei
Sätze paralleler
Walzen 94, 96 und 98 werden benutzt,
um die Dicke des Materialstreifens 45' innerhalb des Gerätes 48 zu
walzen und zu steuern. Die Sätze
der Walzen 94, 96 und 98 sind durch Getriebeelemente 100, 102 bzw. 104 angetrieben, welche
wiederum durch ein primäres
Antriebsgetriebe 106 und ein sekundäres Antriebsgetriebe 108 angetrieben
sind. Diesbezüglich
ist das Antriebsgetriebe 106 durch eine Kette 110 angetrieben,
die mit einem Motor 112 verbunden ist. Der Motor 112 treibt ein
Getrieberad 114, das wiederum über die Kette 110,
das Getriebe 106 antreibt. Das Getriebe 106 wiederum
treibt die Getriebeelemente 102 und 104 und somit
die Sätze
der Walzen 96 und 98 an. Das Getriebeelement 102 treibt
auch das Getriebe 108 an, welches wiederum das Getriebeelement 100 und den
Walzensatz 94 antreibt.
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Das
Oberteil 74 weist eine mit ihm verbundene Metallplatte 120 auf,
die in axialer Ausrichtung mit dem Streifen des Materials 45 angeordnet
ist (siehe 4). In ähnlicher Weise besitzt das
Unterteil 76 des Gerätes 48 eine
entsprechende, mit ihm verbundene, langgestreckte Metallplatte 122.
Die Platten 120 und 122 sind einander gegenüberliegend
und werden benutzt, um den Zwischenraum 80 zu begrenzen,
durch den das Kaugummierzeugnis 62 hindurch geführt wird.
Die Platten 120, 122 weisen in sich Öffnungen 115 zur
Positionierung der Walzen 92, 94 und 96 auf.
Für leichtes
Einlaufen und Austreten des Kaugummimaterials 45' in den und
aus dem Zwischenraum 80 sind die vorderen und hinteren Ränder der
Platten 120 und 122 abgewinkelt oder abgeschrägt, wie
es durch die Bezugszahlen 124 bzw. 126 in 4 gezeigt
ist.
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Eine
Mehrzahl von Sätzen
von vertikal angeordneten Walzen/Führung-Gliedern 128 ist in Öffnungen 129 in
den ebenen Platten 120 und 122 angeordnet. Diesbezüglich zeigen
die Zeichnungen zwecks einfachen Verständnisses lediglich eine Walze 128 in 4 und
zwei Walzen 128 in 5; jedoch
sind die Walzen in Paaren angeordnet, und vorzugsweise sind vier
Sätze von
Walzen an den Seiten des Gummimaterials im Zwischenraum 80 angeordnet.
Die Walzenglieder sind vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff,
beispielsweise Edelstahl. Die Walzen/Führung-Glieder 128 definieren
die genaue Breite 130 des endgültigen Kaugummierzeugnisses 62'.
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Danach
wird der ununterbrochene Streifen des endgültigen Kaugummierzeugnisses 45', der seine
endgültige
Querschnittsgröße, Form
und sein Finish besitzt, in eine dem Standard entsprechende Umhüllungsmaschine 49–50 für Gummi
vom Tafel/Streifen-Typ eingeführt.
Der Streifen oder das Band des Materials 62' wird durch ein rotierendes Schneidwerkzeug
in einzelne Stücke
getrennt, die umhüllt
werden. Wenn die einzelnen Stücke
umhüllt sind,
werden sie zu Sätzen
oder Packungen zusammengefaßt.
Da nach werden die endgültigen
Packungen des Gummis einer üblichen
Handhabung zur weiteren Bearbeitung unterzogen.
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Während die
besten Weisen der Ausführung der
Erfindung im Einzelnen beschrieben sind, können solche, die mit der Technik,
auf die sich die Erfindung bezieht, vertraut sind, verschiedene
alternative Gestaltungen und Formen der Durchführung der Erfindung erkennen,
wie sie in den nachfolgenden Ansprüchen definiert ist.