EP1990281B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Siegeln einer Aufreissfolie auf ein Verpackungselement - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Siegeln einer Aufreissfolie auf ein Verpackungselement Download PDF

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EP1990281B1
EP1990281B1 EP08007969A EP08007969A EP1990281B1 EP 1990281 B1 EP1990281 B1 EP 1990281B1 EP 08007969 A EP08007969 A EP 08007969A EP 08007969 A EP08007969 A EP 08007969A EP 1990281 B1 EP1990281 B1 EP 1990281B1
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EP
European Patent Office
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packaging element
sealing
foil
heating
tool
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EP08007969A
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EP1990281A2 (de
EP1990281A3 (de
Inventor
Marcus Naroska
Joachim Lachnitt
Rainer Naroska
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Rainer Naroska Verpackungsmaschinen GmbH and Co KG
Original Assignee
Rainer Naroska Verpackungsmaschinen GmbH and Co KG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B7/00—Closing containers or receptacles after filling
    • B65B7/16—Closing semi-rigid or rigid containers or receptacles not deformed by, or not taking-up shape of, contents, e.g. boxes or cartons
    • B65B7/162—Closing semi-rigid or rigid containers or receptacles not deformed by, or not taking-up shape of, contents, e.g. boxes or cartons by feeding web material to securing means
    • B65B7/164—Securing by heat-sealing

Definitions

  • the present invention relates to a method for sealing a tearing film on a packaging element according to the preamble of claim 1, as well as a corresponding device according to the preamble of claim 7.
  • packaging element is intended to denote both complete packages such as cups or the like and parts thereof.
  • the heating of the junction between the packaging element and the film has hitherto usually taken place with the aid of heaters, which are arranged in the stamping tool.
  • the heating temperature must be sufficiently high to ensure melting of the sealing layer of the film, but on the other hand damage due to overheating must be avoided.
  • This relates in particular to the film, which may be provided on its upper side with a coating, a print or the like.
  • the stamping tool is in the immediate vicinity of machine parts whose heating is undesirable, for.
  • punching tools for punching the film from a film web Their thermal expansion must be compensated by increasing the cutting clearance. This in turn restricts the choice of film material.
  • the occurring thermal expansion must be taken into account in the geometry of the packaging element to be sealed.
  • the packaging elements When using known sealing tools, the packaging elements must have a flat sealing surface, such as an inwardly facing edge, which is a slight Grettised in the way.
  • the object of the present invention is therefore to provide a sealing method for packaging elements of the type mentioned, which avoids the problems occurring during heating of the sealing point between the packaging element and film, in particular an undesirable heating of machine parts and limitations in the selection of the film material and the geometry of the packaging element. It also seeks to create new opportunities to reduce process costs.
  • a heating step takes place upstream, in which the packaging element is heated without contact to a temperature which is sufficient for the subsequent sealing.
  • On heaters in the stamping tool can therefore be completely eliminated.
  • the packaging element has already reached the required temperature in the sealing step, the contact times with the stamping tool can be decisive be reduced so that the process is accelerated overall. Heating and sealing are thus completely decoupled from one another in the method according to the invention.
  • a rapid merging of the packaging element with the film is achieved by a supply stroke of the stamping tool, through which the film is moved counter to the packaging element.
  • the device according to the invention for sealing a tearing film to a packaging element is characterized in that a non-contact heating device is arranged upstream of the stamping tool with respect to the conveying direction of the packaging element inside the sealing machine, so that the packaging element passes through the heating device and the sealing station one after the other.
  • the conveyor for transporting the packaging element comprises in addition to the feed device for transfer between the machine stations, a lifting device which lifts the Verpakkungselement in the sealing station.
  • the stamping tool can be lowered and moves the film against the packaging element. As a result, the packaging element is transported as quickly as possible in its sealed position, so that cooling on the way from the heater to the sealing position is largely prevented.
  • the in the Fig. 1 and 2 illustrated device 10 is used for sealing Aufr impartfolien on packaging elements 12, which are arranged in a conveyor belt 14 in the conveying direction A consecutively.
  • the conveyor belt 14 has for this purpose open pockets 15, in which the packaging elements 12 eino.
  • the packaging elements 12 here have an approximately annular-oval flat shape and have an opening 22. It is understood that this form can be chosen essentially freely and, for example, elliptical, circular or the like. can be.
  • After the sealing process they can be connected to another packaging part, such as a cup, for a complete packaging of goods, such as by crimping or the like.
  • a film web 18 is conveyed above the conveyor belt 14 in a film transport direction B, according to Fig. 2 perpendicular to the conveying direction A, but may also include a deviating angle with the conveying direction A.
  • Conveyor belt 14 and film web 18 intersect in a sealing station 20, in which film blanks 16 are punched out of the film web 18.
  • a foil blank 16 and a packaging element 12 are pressed against each other and undergo a cohesive connection with each other under the action of heat, so that the film 16 seals the opening 22 of the packaging element 12 tight.
  • This sealing step in which the film 16 and the packaging element 12 are connected together in the sealing station 20 and which in the following Fig. 3 to 6 is explained, is preceded by a heating step, in which the packaging element 12 is heated without contact at least to a temperature which is sufficient to provide the cohesive connection and thus enables the thermal sealing.
  • This heating step takes place in a heating device 24, which is arranged upstream of the sealing station 20 with respect to the conveying direction A of the packaging elements 12 and is passed through by the conveyor belt 14.
  • the heater 24 may include, for example, an induction heater that generates a magnetic field passing through a metallic packaging element 12 becomes. In this case, flows within the packaging element 12, an electric current which heats the material of the element.
  • the amount of heat that is supplied to the packaging element 12 in this case is to be dimensioned such that in the subsequent sealing step in the sealing station 20 at the intended connection point between the packaging element 12 and the film 16, a sufficient temperature prevails. It can also be provided a control device which controls the amount of heat supplied by the heater 24 such that a predetermined temperature range is maintained at the connection point.
  • the temperature to which the packaging element 12 is brought in this case is higher than a minimum temperature required for sealing, since the packaging element 12 can cool down slightly on the way from the heating device 24 into the sealing station 20.
  • the heater 24 may be arranged above and / or below the conveyor belt 14. It is also possible to use a plurality of heating devices 24, which are arranged successively in the conveying direction A of the packaging elements 12. For contactless heating is not only an induction heating into consideration, but also the action of heat radiation or ultrasound, for their generation, the heater 24 may be provided.
  • the sealing station 20 comprises a lifting device 26, which serves to lift a single packaging element 12 out of its pocket 15 in the conveyor belt 14 in a sealing stroke and to press against a stamping tool 28 arranged above it, which carries the punched-out film 16 on its underside.
  • the lifting device 26 is formed in the embodiment shown by a punch-shaped lower tool 30 which is raised vertically in the direction of the conveyor belt 14 and lowered into a position in which its upper punch surface is below the conveyor belt 14. This means that the conveyor belt 14 in the lower position of the lower tool 30, the sealing station 20 can pass freely.
  • the Fig. 1 and 2 further show a station 32 located upstream of the sealing station 20, which serves to relocate a side flap 34 of the film 16 to the film surface after sealing, to apply embossing, imprinting or the like to the film 16, or the like.
  • this station 32 is not essential.
  • a cutting punch 38 is shown, which has at its periphery a downwardly facing cutting edge 40 which surrounds the punch tool 28 at its edges laterally.
  • the cutting punch 38 is on the one hand together with the punch tool 28 movable up and down, but also relative to the punch tool 28 regardless of this up and down movable.
  • Cutting punch 38 and punch tool 28 are located at the beginning of the sealing step in Fig. 3 at the top dead center of its stroke above an opening 44 in the cutting ring 36, which is arranged with respect to the movement of the punch tool 28 and the cutting punch 38 fixed in the sealing station 20 in a frame. Between the top 46 of the cutting ring 36 and the bottom of the punch tool 28 and the cutting edge 40 of the cutting punch 38 remains a gap 48 which is traversed by the film web 18. If the punch tool 28 and the cutting punch 38 sink together, a foil 16 is punched out of the foil web 18, as in FIG Fig. 4 is visible.
  • the film 16 may be coated on its underside with a fusible material which forms a material connection with the Verpakkungselement 12 above a certain temperature, so that the inner edge of the packaging element 12 is completely sealed by the film 16.
  • the packaging element 12 may be coated with the fusible sealing material.
  • the packaging element 12 has been brought to the required temperature by the heating device 24, as already described above. It is also possible that the film material itself is meltable. Because when reaching the sealing position in Fig. 5 the required temperature has already been reached, the contact time between the lower tool 30 and the punch tool 28 can be kept small, so that the cycle times of the device are shortened overall. It is not necessary, the joint between the packaging element 12 and the film 16 during sealing in the in the Fig. 3 to 6 to heat shown movement, as is the case in the prior art. Therefore, can be dispensed with heaters in the punch tool 28.
  • the packaging element 12 engages from the starting position Fig. 3 up to the sealing position in Fig. 5 a shorter path back than in devices in which the pressing of the packaging element 12 takes place on the film 16 only by a sealing stroke of the packaging element 12, while the punch tool 28 has no own drive.
  • the film 16 and the packaging element 12 are simultaneously moved toward each other, so that the shortest possible paths of punch tool 28 and lower tool 30 are covered.
  • the associated temporally shortened movement sequence for joining the packaging element 12 and the film 16 within the sealing station 20 enables a corresponding shortening of the cycle times of the device.
  • stamping tool 28 does not have to be provided with a heating device, it can in principle be designed freely and, for example, be made of any dimensionally stable and temperature-resistant material. It may be advantageous to provide the stamping tool 28 on its underside facing the film 16 with a contact element made of an elastic material which is intended to bear on the film 16. For example, may be provided on the outer edge 42 of the die surface of the punch tool 28, an O-ring made of a non-metallic material such as rubber or plastic, which in the sealing position in Fig. 5 elastically the film 16 is pressed onto the packaging element 12. Stamping tool 28 and lower tool 30 may also be designed so that their heating during the sealing process is compensated such that the temperature required for the sealing or a corresponding temperature range can be maintained.
  • the punch tool 28 and the cutting punch 38 are raised again, so that the position is off again Fig. 3 is reached. Further, the lower tool 30 from the position in Fig. 5 lowered again, so that the packaging element 12 rests again in the pocket 5 of the conveyor belt 14 and is supported by this. The film web 18 is transported further in its transport direction B, so that a new web area is available for punching out a film 16.
  • the packaging element 12 merely consists of an oval-annular edge region of the packaging, which is connected in a subsequent method step by crimping or the like to a container.
  • the pockets 15 of the conveyor belt 14 complete packages eino whose upper edges are formed similar to the packaging element 12 shown here and which are intended to be sealed with the film 16.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Siegeln einer Aufreißfolie auf ein Verpackungselement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine entsprechende Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
  • Viele Verbrauchsprodukte werden heute in Verpackungen angeboten, die durch eine Aufreißfolie verschlossen sind. In großem Umfang werden beispielsweise Lebensmittel wie Joghurt oder dergleichen in Bechern angeboten, die mit einer Folie aus Aluminium, Kunststoff oder einem Verbundmaterial versiegelt sind. Das Versiegeln geschieht üblicherweise mit Hilfe eines Stempelwerkzeugs, das die Folie gegen den Öffnungsrand unter Wärmeinwirkung presst, so dass eine schmelzbare Siegelbeschichtung der Folie mit dem Rand eine stoffschlüssige Verbindung eingehen kann.
  • Alternativ ist es möglich, zunächst lediglich ein Teil der Verpackung, wie etwa einen Zwischenring auf die oben beschriebene Weise mit einer Folie zu versiegeln und dieses Teil anschließend durch Bördeln oder ein anderes bekanntes Verfahren mit dem Rest der Verpackung zu verbinden. Im Sinne der vorliegenden Beschreibung soll daher der Begriff Verpackungselement sowohl vollständige Verpackungen wie etwa Becher oder dergleichen als auch Teile davon bezeichnen.
  • Das Aufheizen der Verbindungsstelle zwischen Verpackungselement und Folie fand bisher gewöhnlich mit Hilfe von Heizungen statt, die im Stempelwerkzeug angeordnet sind. Die Heiztemperatur muß ausreichend hoch sein, um ein Aufschmelzen der Siegelschicht der Folie zu gewährleisten, andererseits müssen jedoch Schäden durch eine Überhitzung vermieden werden. Dies betrifft insbesondere die Folie, die auf ihrer Oberseite mit einer Lackierung, einem Aufdruck oder dergleichen versehen sein kann. Ferner befindet sich das Stempelwerkzeug in unmittelbarer Nachbarschaft zu Maschinenteilen, deren Erwärmung unerwünscht ist, z. B. Stanzwerkzeugen zum Ausstanzen der Folie aus einer Folienbahn. Deren Wärmeausdehnung muß durch eine Vergrößerung des Schnittspiels kompensiert werden. Dies beschränkt wiederum die Wahl des Folienmaterials. Während es aus Kostengründen häufig erwünscht ist, Folien mit einem geringen Aluminiumanteil, einer geringen Dicke und einer hohen Reißfestigkeit zu verwenden, ist der Einsatz solcher Materialien in diesem Zusammenhang problematisch. Der Einsatz von Kühleinrichtungen in benachbarten Maschinen- und Werkzeugteilen, die eine übermäßige Erwärmung verhindern sollen, führt hingegen zu erhöhtem Verfahrensaufwand und den damit verbundenen Kosten.
  • Außerdem muß bei der Geometrie des zu versiegelnden Verpackungselements die auftretende Wärmeausdehnung berücksichtigt werden. Beim Einsatz bekannter Siegelwerkzeuge müssen die Verpackungselemente über eine plane Siegelfläche verfügen, wie etwa einen nach innen weisenden Rand, der einer leichten Füllgutentnahme im Wege steht.
  • Ein weiteres Problem liegt darin, dass die Prozeßgeschwindigkeit durch die Dauer des Siegelschritts vorgegeben wird, in welchem das Verpackungselement durch das beheizte Stempelwerkzeug auf die notwendige Versiegelungstemperatur gebracht werden muß. Einer Steigerung der Ausbringleistung der bekannten Versiegelungsmaschinen und damit einer Reduktion der Fertigungskosten sind daher Grenzen gesetzt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Versiegelungsverfahren für Verpackungselemente der eingangs genannten Art zu schaffen, welches die beim Aufheizen der Siegelstelle zwischen Verpackungselement und Folie auftretenden Probleme vermeidet, wie insbesondere eine unerwünschte Erhitzung von Maschinenteilen und Einschränkungen bei der Auswahl des Folienmaterials und der Geometrie des Verpackungselements. Ferner sollen neue Möglichkeiten zur Senkung der Prozeßkosten geschaffen werden.
  • Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 7 gelöst.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren findet vor dem Siegelschritt, in dem die Folie auf das Verpackungselement aufgesiegelt wird, stromaufwärts ein Aufheizschritt statt, in welchem das Verpackungselement berührungslos auf eine Temperatur erhitzt wird, die für das folgende Versiegeln ausreichend ist. Auf Heizeinrichtungen im Stempelwerkzeug kann daher vollständig verzichtet werden. Da das Verpackungselement im Siegelschritt bereits die erforderliche Temperatur erreicht hat, können die Kontaktzeiten mit dem Stempelwerkzeug entscheidend verringert werden, so dass der Prozeß insgesamt beschleunigt wird. Aufheizen und Versiegeln werden im erfindungsgemäßen Verfahren somit vollständig voneinander entkoppelt. Eine schnelle Zusammenführung des Verpackungselements mit der Folie wird durch einen Zuführungshub des Stempelwerkzeugs erreicht, durch welchen die Folie dem Verpackungselement entgegen bewegt wird.
  • Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemärien Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 6.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Siegeln einer Aufreißfolie auf ein Verpackungselement ist dadurch gekennzeichnet, dass eine berührungslose Heizeinrichtung bezüglich der Förderrichtung des Verpackungselements innerhalb der Versiegelungsmaschine stromaufwärts des Stempelwerkzeugs angeordnet ist, so dass das Verpackungselement die Heizeinrichtung und die Siegelstation nacheinander durchläuft. Die Fördereinrichtung zum Transport des Verpackungselements umfaßt außer der Vorschubeinrichtung zum Transfer zwischen den Maschinenstationen eine Hubeinrichtung, die das Verpakkungselement in der Siegelstation anhebt. Das Stempelwerkzeug ist absenkbar und bewegt die Folie dem Verpackungselement entgegen. Hierdurch wird das Verpackungselement möglichst schnell in seine Siegelposition transportiert, so dass eine Abkühlung auf dem Weg von der Heizeinrichtung bis zur Siegelposition weitgehend verhindert wird.
  • Weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen 8 bis 15.
  • Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
    • Fig. 1
    ist eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Siegeln einer Aufreißfolie auf ein Verpackungselement;
    Fig. 2
    ist eine Draufsicht auf die Vorrichtung aus Fig. 1; und
    Fig. 3 bis 6
    sind Detailansichten der Vorrichtung aus Fig. 1 zur Darstellung des Siegelschritts des erfindungsgemäßen Versiegelungsverfahrens.
  • Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung 10 dient zum Siegeln von Aufreißfolien auf Verpackungselemente 12, die in einem Förderband 14 in der Förderrichtung A aufeinanderfolgend angeordnet sind. Das Förderband 14 weist zu diesem Zweck offene Taschen 15 auf, in denen die Verpackungselemente 12 einliegen. Wie in der Draufsicht in Fig. 2 zu sehen ist, haben die Verpackungselemente 12 hier eine etwa ringförmig-ovale flache Form und weisen eine Öffnung 22 auf. Es versteht sich, dass diese Form im wesentlichen frei gewählt werden kann und zum Beispiel auch elliptisch, kreisrund o.dgl. sein kann. Nach dem Versiegelungsvorgang können sie mit einem weiteren Verpackungsteil wie z.B. einem Becher zu einer vollständigen Warenverpackung verbunden zu werden, etwa durch Bördeln oder dergleichen.
  • Eine Folienbahn 18 wird oberhalb des Förderbands 14 in einer Folien-Transportrichtung B gefördert, die gemäß Fig. 2 senkrecht zur Förderrichtung A steht, jedoch auch einen davon abweichenden Winkel mit der Förderrichtung A einschließen kann. Förderband 14 und Folienbahn 18 kreuzen sich in einer Siegelstation 20, in welcher Folienzuschnitte 16 aus der Folienbahn 18 ausgestanzt werden. Jeweils ein Folienzuschnitt 16 und ein Verpackungselement 12 werden gegeneinander gepreßt und gehen unter Wärmeeinwirkung eine stoffschlüssige Verbindung miteinander ein, so dass die Folie 16 die Öffnung 22 des Verpackungselements 12 dicht versiegelt.
  • Diesem Siegelschritt, in welchem die Folie 16 und das Verpackungselement 12 in der Siegelstation 20 miteinander verbunden werden und welcher in den nachfolgenden Fig. 3 bis 6 erläutert ist, geht ein Aufheizschritt voraus, in welchem das Verpackungselement 12 berührungslos zumindest auf eine Temperatur aufgeheizt wird, die zur Schaffung der stoffschlüssigen Verbindung ausreichend ist und damit das thermische Versiegeln ermöglicht. Dieser Aufheizschritt findet in einer Heizeinrichtung 24 statt, die bezüglich der Förderrichtung A der Verpackungselemente 12 stromaufwärts der Siegelstation 20 angeordnet ist und vom Förderband 14 durchlaufen wird. Die Heizeinrichtung 24 kann beispielsweise eine Induktionsheizung umfassen, die ein Magnetfeld erzeugt, das von einem metallischen Verpackungselement 12 durchlaufen wird. Hierbei fließt innerhalb des Verpackungselements 12 ein elektrischer Strom, der das Material des Elements aufheizt. Die Wärmemenge, die dem Verpackungselement 12 hierbei zugeführt wird, ist derart zu bemessen, dass im nachfolgenden Siegelschritt in der Siegelstation 20 an der vorgesehenen Verbindungsstelle zwischen dem Verpackungselement 12 und der Folie 16 eine ausreichende Temperatur herrscht. Es kann auch eine Regelungseinrichtung vorgesehen sein, die die durch die Heizeinrichtung 24 zugeführte Wärmemenge derart regelt, dass ein vorbestimmter Temperaturbereich an der Verbindungsstelle eingehalten wird. Vorteilhafterweise ist die Temperatur, auf welche das Verpackungselement 12 hierbei gebracht wird, höher als eine zum Versiegeln erforderliche Mindesttemperatur, da sich das Verpackungselement 12 auf dem Weg von der Heizeinrichtung 24 in die Siegelstation 20 geringfügig abkühlen kann.
  • Wie in Fig. 1 und 2 durch Phantomlinien dargestellt ist, kann die Heizeinrichtung 24 über und/oder unter dem Transportband 14 angeordnet sein. Es ist auch möglich, mehrere Heizeinrichtungen 24 zu verwenden, die in der Förderrichtung A der Verpackungselemente 12 aufeinanderfolgend angeordnet sind. Zum berührungslosen Aufheizen kommt nicht nur eine Induktionsheizung in Betracht, sondern auch die Einwirkung von Wärmestrahlung oder Ultraschall, zu deren Erzeugung die Heizeinrichtung 24 vorgesehen sein kann.
  • Die Siegelstation 20 umfaßt eine Hubeinrichtung 26, die dazu dient, ein einzelnes Verpackungselement 12 aus seiner Tasche 15 im Transportband 14 in einem Siegelhub anzuheben und gegen ein darüber angeordnetes Stempelwerkzeug 28 zu drücken, welches an seiner Unterseite die ausgestanzte Folie 16 trägt. Die Hubeinrichtung 26 wird im gezeigten Ausführungsbeispiel durch ein stempelförmiges Unterwerkzeug 30 gebildet, das senkrecht in Richtung des Förderbands 14 anhebbar und in eine Position absenkbar ist, in welcher sich seine obere Stempelfläche unterhalb des Förderbandes 14 befindet. Das bedeutet, dass das Förderband 14 in der unteren Stellung des Unterwerkzeugs 30 die Siegelstation 20 frei durchlaufen kann.
  • Die Fig. 1 und 2 zeigen ferner eine stromaufwärts der Siegelstation 20 angeordnete Station 32, die dazu dient, eine seitliche Lasche 34 der Folie 16 nach dem Versiegeln auf die Folienoberfläche umzulegen, eine Prägung, einen Aufdruck oder dergleichen auf der Folie 16 anzubringen oder dergleichen mehr. Für die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung ist diese Station 32 nicht wesentlich.
  • In der Detailansicht in den Fig. 3 bis 6 sind das Unterwerkzeug 30 der Hubeinrichtung 26, das Transportband 14 mit einem teilweise dargestellten Verpackungselement 12, ein unmittelbar über dem Transportband 14 angeordneter stationärer Schnittring 36, die Folienbahn 18 bzw. ein daraus ausgestanzter Folienzuschnitt 16 sowie das Stempelwerkzeug 28 zu erkennen. Darüber hinaus ist ein Schnittstempel 38 gezeigt, der an seinem Umfang eine nach unten weisende Schnittkante 40 aufweist, die das Stempelwerkzeug 28 an seinen Rändern seitlich umschließt. Der Schnittstempel 38 ist einerseits gemeinsam mit dem Stempelwerkzeug 28 auf und ab beweglich, jedoch auch relativ zum Stempelwerkzeug 28 unabhängig von diesem aufwärts und abwärts bewegbar.
  • Schnittstempel 38 und Stempelwerkzeug 28 befinden sich zu Beginn des Siegelschritts in Fig. 3 am oberen Totpunkt ihres Hubes oberhalb einer Öffnung 44 im Schnittring 36, der bezüglich der Bewegung des Stempelwerkzeugs 28 und des Schnittstempels 38 fest in der Siegelstation 20 in einem Gestell angeordnet ist. Zwischen der Oberseite 46 des Schnittrings 36 und der Unterseite des Stempelwerkzeugs 28 bzw. der Schnittkante 40 des Schnittstempels 38 verbleibt ein Zwischenraum 48, welcher von der Folienbahn 18 durchlaufen wird. Senken sich Stempelwerkzeug 28 und Schnittstempel 38 gemeinsam ab, so wird aus der Folienbahn 18 eine Folie 16 ausgestanzt, wie in Fig. 4 sichtbar ist. Während der Abwärtsbewegung des Stempelwerkzeugs 28 und des Schnittstempels 38 dringen diese in die Öffnung 44 des Schnittrings 36 ein und bewegen die ausgestanzte Folie 16 abwärts in Richtung des Verpakkungselements 12, welches im Übergang von der in Fig. 3 gezeigten Position zu Fig. 4 durch den Siegelhub des Unterwerkzeugs 30 aus seiner Tasche 15 im Förderband 14 angehoben wird.
  • Während die Bewegung des Schnittstempels 38 nach dem Schnitt zum Stillstand kommt, wird das Stempelwerkzeug 28 weiter nach unten bewegt als der Schnittstempel 38 und führt die ausgestanzte Folie 16 in einem Zuführungshub weiter dem Verpackungselement 12 entgegen. Durch den abwärts gerichteten Zuführungshub des Stempelwerkzeugs 28 entgegen dem Siegelhub des Verpackungselements 12 sowie durch den Siegelhub selbst wird die in Fig. 5 dargestellte Siegelposition erreicht, in welcher das Unterwerkzeug 30 und das Stempelwerkzeug 28 senkrecht gegeneinander gepreßt werden und das dazwischen einliegende Verpackungselement 12 sowie die Folie 16 miteinander verpressen.
  • Die Folie 16 kann an ihrer Unterseite mit einem schmelzbaren Material beschichtet sein, das oberhalb einer bestimmten Temperatur mit dem Verpakkungselement 12 eine stoffschlüssige Verbindung eingeht, so dass der innere Rand des Verpackungselements 12 vollständig durch die Folie 16 versiegelt wird. Alternativ kann zusätzlich oder einzig das Verpackungselement 12 mit dem schmelzbaren Siegelmaterial beschichtet sein. Damit diese thermische Versiegelung stattfinden kann, wurde das Verpackungselement 12, wie bereits vorstehend beschrieben, durch die Heizeinrichtung 24 auf die erforderliche Temperatur gebracht. Es ist auch möglich, dass das Folienmaterial selbst schmelzbar ist. Da beim Erreichen der Siegelposition in Fig. 5 die erforderliche Temperatur bereits erreicht ist, kann die Kontaktzeit zwischen dem Unterwerkzeug 30 und dem Stempelwerkzeug 28 klein gehalten werden, so dass die Taktzeiten der Vorrichtung insgesamt verkürzt werden. Es ist nicht erforderlich, die Verbindungsstelle zwischen dem Verpackungselement 12 und der Folie 16 während des Versiegelns in dem in den Fig. 3 bis 6 dargestellten Bewegungsablauf aufzuheizen, wie es beim Stand der Technik der Fall ist. Daher kann auf Heizeinrichtungen im Stempelwerkzeug 28 verzichtet werden.
  • Da das Stempelwerkzeug 28, das die Folie 16 trägt, zum Versiegeln dem angehobenen Verpackungselement 12 entgegen geführt wird, legt das Verpackungselement 12 von der Ausgangsposition in Fig. 3 bis zur Siegelposition in Fig. 5 einen kürzeren Weg zurück als bei Vorrichtungen, in welchen das Anpressen des Verpackungselements 12 an die Folie 16 lediglich durch einen Siegelhub des Verpackungselements 12 erfolgt, während das Stempelwerkzeug 28 über keinen eigenen Antrieb verfügt. Die Folie 16 und das Verpackungselement 12 werden hier gleichzeitig aufeinander zu bewegt, damit möglichst kurze Wege von Stempelwerkzeug 28 und Unterwerkzeug 30 zurückgelegt werden. Der damit verbundene zeitlich verkürzte Bewegungsablauf zum Fügen von Verpackungselement 12 und Folie 16 innerhalb der Siegelstation 20 ermöglicht eine entsprechende Verkürzung der Taktzeiten der Vorrichtung.
  • Da das Stempelwerkzeug 28 nicht mit einer Heizeinrichtung versehen werden muß, kann es im Prinzip frei gestaltet werden und beispielsweise aus einem beliebigen formstabilen und temperaturresistenten Material gefertigt werden. Es kann von Vorteil sein, das Stempelwerkzeug 28 an seiner der Folie 16 zugewandten Unterseite mit einem Kontaktelement aus einem elastischen Material zu versehen, das zur Anlage an der Folie 16 vorgesehen ist. Beispielsweise kann an der Außenkante 42 der Stempelfläche des Stempelwerkzeugs 28 ein O-Ring aus einem nichtmetallischen Material wie etwa Gummi oder Kunststoff vorgesehen sein, der in der Siegelposition in Fig. 5 elastisch die Folie 16 auf das Verpackungselement 12 aufdrückt. Stempelwerkzeug 28 und Unterwerkzeug 30 können darüber hinaus so ausgebildet sein, dass deren Erwärmung beim Siegelvorgang derart kompensiert wird, dass die für das Siegeln erforderliche Temperatur bzw. ein entsprechender Temperaturbereich eingehalten werden kann.
  • Ist der Siegelschritt abgeschlossen, werden das Stempelwerkzeug 28 und der Schnittstempel 38 wieder angehoben, so dass wieder die Position aus Fig. 3 erreicht wird. Ferner wird das Unterwerkzeug 30 aus der Position in Fig. 5 wieder abgesenkt, so dass das Verpackungselement 12 wieder in der Tasche 5 des Förderbandes 14 einliegt und von diesem getragen wird. Die Folienbahn 18 wird in ihrer Transportrichtung B weiter transportiert, so dass ein neuer Bahnbereich zum Ausstanzen einer Folie 16 zur Verfügung steht.
  • Aus dieser Position, die in Fig. 6 dargestellt ist, kann das Förderband 14 das versiegelte Verpackungselement 12 in der Förderrichtung A weiter transportieren, bis ein neues zu versiegelndes Verpackungselement 12 die Position in Fig. 3 erreicht, und der Zyklus, der in den Fig. 3 bis 6 dargestellt ist, beginnt aufs Neue.
  • Im hier vorgestellten Ausführungsbeispiel besteht das Verpackungselement 12 lediglich aus einem oval-ringförmigen Randbereich der Verpackung, der in einem nachfolgenden Verfahrensschritt durch Bördeln oder dergleichen mit einem Behälter verbunden wird. Es ist jedoch auch denkbar, dass in den Taschen 15 des Transportbandes 14 vollständige Verpackungen einliegen, deren obere Ränder ähnlich wie das hier dargestellte Verpackungselement 12 ausgebildet sind und welche dazu vorgesehen sind, mit der Folie 16 versiegelt zu werden.

Claims (15)

  1. Verfahren zum Siegeln einer Aufreissfolie (16) auf ein Verpackungselement (12), das einen Siegelschritt umfasst, in welchem das Verpackungselement (12) in einer Förderrichtung (A) gefördert wird und durch einen Siegelhub quer zur Förderrichtung (A) einem die Folie (16) tragenden Stempelwerkzeug (28) zugeführt und an die Folie (16) angepresst wird, wobei die Folie (16) und das Verpackungselement (12) unter Wärmeeinwirkung miteinander versiegelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Siegelschritt stromaufwärts ein Aufheizschritt stattfindet, in dem das Verpackungselement (12) berührungslos zumindest auf die zur nachfolgenden Versiegelung erforderliche Temperatur aufgeheizt wird, und dass im Siegelschritt das Stempelwerkzeug (28) durch einen Zuführungshub entgegen dem Siegelhub auf das Verpackungselement (12) zu bewegt wird.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufheizen durch Induktionsheizung erfolgt.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufheizen durch Einwirkung von Wärmestrahlung erfolgt.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufheizen durch Einwirkung von Ultraschall erfolgt.
  5. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Verpackungselement (12) im Aufheizschritt zugeführte Wärmemenge derart geregelt wird, dass an der vorgesehenen Verbindungsstelle zwischen Verpackungselement (12) und Folie (16) im Siegelschritt ein vorbestimmter Temperaturbereich eingehalten wird.
  6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (16) vor oder während des Zuführungshubs aus einer Folienbahn (18) ausgestanzt wird.
  7. Vorrichtung zum Siegeln einer Aufreissfolie (16) auf ein Verpackungselement (12), mit einer Fördereinrichtung (14) zum Fördern des Verpackungselements (12) in einer Förderrichtung (A), einer Hubeinrichtung (30) zum Anheben und Anpressen des Verpackungselements (12) gegen ein die Folie (16) tragendes Stempelwerkzeug (28) und einer Heizeinrichtung (24) zum Aufheizen des Verpackungselements (12), dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (24) bezüglich der Förderrichtung (A) des Verpackungselements (12) stromaufwärts des Stempelwerkzeugs (28) angeordnet ist und dazu vorgesehen ist, das Verpackungselement (12) berührungslos zumindest auf die zur nachfolgenden Versiegelung erforderliche Temperatur aufzuheizen, und dass das Stempelwerkzeug (28) in einer Richtung entgegen der Hubrichtung des Verpackungselements (12) bewegbar ist.
  8. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (24) als Induktionsheizung ausgebildet ist.
  9. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (24) Wärmestrahler umfasst.
  10. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtun (24) zur Erzeugung von Ultraschall ausgebildet ist.
  11. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (24) eine Regeleinrichtung zur Einstellung der dem Verpackungselement (12) zuzuführenden Wärmemenge umfasst.
  12. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Stempelwerkzeug (28) an seiner der Folie (16) zugewandten Seite ein Kontaktelement aus einem elastischen Material umfasst, das zur Anlage an der Folie (16) vorgesehen ist.
  13. Vorrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement einen O-Ring aus einem nichtmetallischen Material umfasst, der die Aussenkante (42) der Stempelfläche des Stempelwerkzeugs (28) umläuft.
  14. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 13, gekennzeichnet durch einen Schnittstempel (38) zum Ausstanzen der Folie (16) aus einer Folienbahn (18), der das Stempelwerkzeug (28) seitlich umschliesst und in dessen Bewegungsrichtung beweglich angeordnet ist.
  15. Vorrichtung gemäß Anspruch 14, gekennzeichnet durch einen Schnittring (36) mit einer Öffnung (44), welcher bezüglich der Bewegung des Stempelwerkzeugs (28) und des Schnittstempels (38) stationär derart angeordnet ist, dass die Schnittkante (40) des Schnittstempels (38) sich an dessen oberem Totpunkt oberhalb der Öffnung (44) befindet und bei dessen Abwärtsbewegung die Öffnung (44) passiert.
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