EP4426542A2 - Heizelement einer verpackungsmaschine - Google Patents

Heizelement einer verpackungsmaschine

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Publication number
EP4426542A2
EP4426542A2 EP22813498.7A EP22813498A EP4426542A2 EP 4426542 A2 EP4426542 A2 EP 4426542A2 EP 22813498 A EP22813498 A EP 22813498A EP 4426542 A2 EP4426542 A2 EP 4426542A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
segments
heating element
segment
central area
area
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22813498.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Reiner Paul
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GEA Food Solutions Germany GmbH
Original Assignee
GEA Food Solutions Germany GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GEA Food Solutions Germany GmbH filed Critical GEA Food Solutions Germany GmbH
Publication of EP4426542A2 publication Critical patent/EP4426542A2/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B13/00—Conditioning or physical treatment of the material to be shaped
    • B29B13/02—Conditioning or physical treatment of the material to be shaped by heating
    • B29B13/023—Half-products, e.g. films, plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C51/00—Shaping by thermoforming, i.e. shaping sheets or sheet like preforms after heating, e.g. shaping sheets in matched moulds or by deep-drawing; Apparatus therefor
    • B29C51/26—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C51/42—Heating or cooling
    • B29C51/421—Heating or cooling of preforms, specially adapted for thermoforming
    • B29C51/422—Heating or cooling of preforms, specially adapted for thermoforming to produce a temperature differential
    • 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
    • B65B47/00—Apparatus or devices for forming pockets or receptacles in or from sheets, blanks, or webs, comprising essentially a die into which the material is pressed or a folding die through which the material is moved
    • B65B47/02—Apparatus or devices for forming pockets or receptacles in or from sheets, blanks, or webs, comprising essentially a die into which the material is pressed or a folding die through which the material is moved with means for heating the material prior to forming
    • 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
    • B65B47/00—Apparatus or devices for forming pockets or receptacles in or from sheets, blanks, or webs, comprising essentially a die into which the material is pressed or a folding die through which the material is moved
    • B65B47/08—Apparatus or devices for forming pockets or receptacles in or from sheets, blanks, or webs, comprising essentially a die into which the material is pressed or a folding die through which the material is moved by application of fluid pressure
    • B65B47/10—Apparatus or devices for forming pockets or receptacles in or from sheets, blanks, or webs, comprising essentially a die into which the material is pressed or a folding die through which the material is moved by application of fluid pressure by vacuum
    • 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
    • B65B9/00—Enclosing successive articles, or quantities of material, e.g. liquids or semiliquids, in flat, folded, or tubular webs of flexible sheet material; Subdividing filled flexible tubes to form packages
    • B65B9/02—Enclosing successive articles, or quantities of material between opposed webs
    • B65B9/04—Enclosing successive articles, or quantities of material between opposed webs one or both webs being formed with pockets for the reception of the articles, or of the quantities of material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
    • B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
    • B29C35/0266—Local curing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
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    • B29C51/10—Forming by pressure difference, e.g. vacuum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C51/00—Shaping by thermoforming, i.e. shaping sheets or sheet like preforms after heating, e.g. shaping sheets in matched moulds or by deep-drawing; Apparatus therefor
    • B29C51/26—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C51/42—Heating or cooling
    • B29C51/428—Heating or cooling of moulds or mould parts

Definitions

  • the present invention relates to a heating element for heating or warming the packaging material, in particular a monoplastic film, in a packaging machine. Furthermore, the present invention relates to the packaging machine itself and a method for heating a material web or for producing a packaging tray.
  • Heating elements are known from the prior art and are part of a packaging machine. With these packaging machines, a trough is formed by deep-drawing in a flat web of material, for example a web of film. To do this, the material web must be heated with a heating element before deep-drawing. Particularly in the case of monofoils, which consist of a single material, the heating must take place quickly and evenly, a minimum permissible temperature for the desired shape result must not be fallen below and a maximum permissible temperature must not be exceeded, with the difference between the minimum and maximum permissible temperature being very large is small, i.e. there is only a small temperature window. At the same time, the warm-up must take place quickly in order to be able to provide sufficient cycle power. Conventional heating elements do not or only insufficiently meet these requirements.
  • the object is achieved by a heating element for heating the packaging material, in particular a monoplastic film, in a packaging machine with a large number of segments that can be heated individually, the heating element having a longitudinal direction and a transverse direction, the heating element having at least three segments, of which at least one segment in the edge area of the heating element and at least one segment in the central area of the heating element are provided.
  • This subject matter of the present invention relates to a heating element which is used for heating a material web, in particular in a packaging machine.
  • the web of material is stationary when heated and rests against the heating element.
  • the heating element can have a means that improves the contact between the web of material and the heating element, which is provided in particular in such a way that the web of material bears against the heating element over its entire surface.
  • the heating element is a plate, but not necessarily but preferably such a flat two-dimensional object. However, it can also be curved or have a different 3-dimensional shape.
  • the heating element is preferably located upstream of the forming tool, in relation to the transport direction of the material web, for example as a so-called preheating.
  • the heating element is integrated into the mold, for example as a so-called cover heater.
  • the heating element can be connected directly to a carrier that is part of the packaging machine, in particular part of the forming station and here in particular part of the upper tool, or be an integral part of the carrier.
  • This carrier can be provided to be vertically movable, so that it can be moved towards and away from the material web. Thermal insulation is preferably provided between the heating element and the carrier.
  • protection is preferably provided between the heating element and the thermal insulation, preferably directly on the heating element, for example a protective plate only a few tenths of a millimeter thick, in order to preferably protect a heating element provided as a heating foil from mechanical damage on its underside, for example as a result of contact, in particular in the sense of a permanent pulsating load, with edges or drill hole edges of the thermal insulation and/or a carrier plate. Such contact can otherwise lead to at least partial or local damage to the heating element.
  • the heating element which is preferably operated with electrical energy, heats the material web preferably from one side, for example from above as in a cover heater or from below as in a so-called “preheating from below", or from both sides, for example from above and below. as in a sandwich heating as so-called “preheating from above and below", especially if the energy input into the material web should be even faster.
  • Each heating element has at least one heating means with which the segments according to the invention are realized. Segments are areas/heating zones of the heating element, in particular areas facing the material web, which have a different actual temperature and/or a different target temperature are regulated / controlled and / or in which different amounts of heat energy and / or heat energy performance are transferred to the material web.
  • the heating element can have several, in particular discrete, heating means, for example 5-50, preferably 51-100, even more preferably 101->1000 heating means.
  • Such heating means are, for example, one or more printed circuit boards, which can each be supplied with electrical energy differently in order to achieve different actual temperatures in the segments and/or be regulated/controlled with different actual and/or setpoint values.
  • the heating means can be provided according to a specific pattern. They are preferably not provided equidistantly.
  • the heating means of a heating element can differ from one another in terms of shape and/or size and/or heating capacity.
  • the heating means can also consist of a large number of pixels which can be controlled individually and/or in groups. These pixels can be arranged in a specific pattern in a segment and/or in the heating element. The pixels are preferably distributed equidistantly across the heating element.
  • a specific number of pixels are preferably arranged on a printed circuit board, it being possible for the heating element to have a large number of such printed circuit boards.
  • the pixels of a circuit board can be controlled individually or in one or more groups.
  • the heating means is preferably provided as a heating foil or as a printed circuit board.
  • this preferably has a cover element, preferably made of a material with good thermal conductivity, in particular metal, preferably aluminum or stainless steel.
  • a direct and preferably full-surface contact between the heating means and the covering element is preferably a direct and preferably full-surface contact between the heating means and the covering element.
  • full-area contact also means that, for example, the covering element is preferably glued to the heating means(s) over the whole area, with the adhesive, which is provided for example as double-sided adhesive tape, preferably conducting heat well.
  • the protection/protective plate is also preferably glued.
  • the heating element thus preferably consists of a heating means and a covering element and preferably a protection.
  • the cover element is preferably essentially plate-shaped and very particularly preferably has an angled, preferably essentially completely circumferential edge area.
  • a cover element can be provided as a film or coating, which preferably has a non-stick effect on the web of material to be heated in order in particular to promote slight local migration of the material web on the heating element to compensate for/smooth out creases or to prevent or minimize a disruptive adhesion of the finished heated material web during detachment from the heating element, which can be helpful, for example, with material webs that mainly consist of A-PET and/or A-PET recyclate in order to prevent or minimize, for example, undesired deformations or creases on the material web and wear on the heating element or the cover element.
  • the heating element has a longitudinal direction and a transverse direction. These can be the same as in a square or different as in a rectangle.
  • the heating element has at least three segments, of which at least one segment is provided in the edge area, i.e. in the area of the outer circumference of the heating element, and at least one segment is provided in the central area of the heating element.
  • a segment within the meaning of the present invention is an area of the heating element: in which one, in particular a single, preferably individually adjustable, actual temperature is set and/or which is regulated/controlled with a, in particular a single, in particular individually selectable target temperature and /or in which a specific, in particular individually selectable amount of thermal energy and/or a specific, in particular individually selectable, thermal energy output is transferred to the material web.
  • Two segments of the heating element can differ in that they have a different actual temperature and/or that they are regulated/controlled with a different setpoint temperature and/or that different amounts of heat energy and/or heat energy outputs are transferred to the material web.
  • the segments are preferably selected or operated in terms of shape and/or size and/or setting values in such a way that a packaging material, in particular a monofoil, is heated up as evenly as possible and/or as quickly as possible.
  • the respective segment can be made available in the form of one or more electrical conductor tracks.
  • a segment can also have a large number of heating means, for example pixels, which can be controlled individually or in groups.
  • the segments of a heating element can be provided as separate components or on a common carrier.
  • the central area of the heating element preferably refers to the area of the geometric center of the surface of the heating element which faces the web of material.
  • the segment(s) in the edge area preferably border the heating element(s) in the central area.
  • the segments are preferably each provided essentially square or rectangular. A gap may be provided between the segments.
  • the shape and/or size of the segment preferably does not correspond to the shape and/or size of the packaging trays that are to be deep-drawn after heating.
  • Two segments of the edge area can extend over the entire length of the heating element or over the entire width of the heating element.
  • the other segments of the edge area are then preferably correspondingly shorter.
  • the heating element has one to eight segment(s) in the edge area and at least one segment, preferably two or three, even more preferably four segments in the central area of the heating element.
  • the heating element has four segments, wherein: three segments are provided in the peripheral area and one segment in the central area, or two segments are provided in the peripheral area and two segments are provided in the central area, or one segment is provided in the peripheral area and three segments are provided in the central area.
  • a heating element preferably has five segments, with four segments being provided in the edge area and one segment in the central area, or three segments being provided in the edge area and two segments being provided in the central area, or two segments being provided in the edge area and three segments being provided in the central area or one segment in the edge area and four segments in the central area are provided.
  • Another preferred embodiment is a heating element that has six segments, wherein: at least three segments in the edge area and at most three segments in the
  • Central area are provided, or three segments are provided in the edge area and three segments are provided in the central area, or at most two segments are provided in the edge area and at least four segments are provided in the central area.
  • Still another preferred object of the present invention is a heating element having seven segments, wherein: at least three segments in the peripheral area and at most four segments in the
  • Central area are provided, or three segments are provided in the edge area and four segments in the central area, or four segments are provided in the edge area and three segments are provided in the central area, or a maximum of six segments are provided in the edge area and at least one segment in the central area.
  • a heating element that has eight segments, wherein: at least four segments are provided in the edge area and at most four segments in the central area, or five segments are provided in the edge area and three segments are provided in the central area, or four segments are provided in the edge area and four segments in the central area Central area are provided or a maximum of six segments in the edge area and at least two segments in the central area are provided.
  • heating elements with more than eight segments are also provided, for example 11 segments or even many more, the combinations of which in the edge and central area are preferably designed analogously to the combinations described above.
  • the heating element has eight heating segments in the edge area and at least two segments, preferably three heating segments, in the central area of the heating element.
  • the longitudinal extension of two segments of the edge area runs parallel to the Longitudinal direction of the heating element and two segments of the edge region parallel to the transverse direction of the heating element.
  • the other four segments of the edge area are preferably corner segments.
  • More than one segment in the central area has the particular advantage that the electrical power required to heat up the material web can be made available more easily.
  • the cross section of the electrical lines can be reduced and the safety technology can be simplified.
  • the at least two segments make it possible to heat the material web quickly and evenly. A small temperature window in which the material web is to be heated can be safely maintained.
  • the heating element preferably has a low mass and/or a low thermal capacity, which means that, for example, unwanted overheating or overshooting beyond the desired temperature window (set point temperature window) can be avoided.
  • corner segments for heating the material web are provided in the edge area, which can be controlled separately from the other segments of the edge and/or central area. This enables the material web to be heated particularly evenly.
  • the segment(s) in the edge area preferably encloses the at least one segment in the central area, at least essentially over the entire circumference, preferably over the entire circumference.
  • the segment(s) is/are preferably provided as a ring, it being possible for this ring to be provided from a number of segments and/or to be interrupted by a gap(s).
  • a U-shaped segment is provided in the edge area and another segment is preferably provided at or between the two ends of the open legs of the U-shaped segment, so that a closed edge ring segment is formed when the two segments are combined.
  • each segment has a plurality of heating means.
  • the segment has several, in particular discrete, heating means, for example 5-50, preferably 51-100, even more preferably 101->1000 heating means, which can be controlled individually or in groups.
  • Such heating means are for example, one or more electronic components and/or conductor tracks, which are preferably provided on a printed circuit board and which can each be supplied with electrical energy differently in order to achieve different temperature ranges in the respective segment and/or with different actual and/or setpoint values to be regulated/controlled.
  • the heating means can be distributed on the segment according to a certain pattern. They are preferably not provided equidistantly. For example, more heat output is made available in the edge area of a segment than in its central area.
  • the heating means of a segment can differ from one another in terms of shape and/or size and/or heating capacity.
  • the heating means can also consist of one or a large number of pixels that can be controlled individually and/or in groups. These pixels can be arranged in a certain pattern in the respective segment. They are preferably provided equidistantly. For example, more heating power is made available in the edge area of a segment than in its central area.
  • the pixels are preferably distributed equidistantly over the segment.
  • a specific number of pixels are preferably arranged on a printed circuit board, with the segment being able to have one or a multiplicity of such printed circuit boards.
  • the pixels of a circuit board can be controlled individually or in one or more groups.
  • the heating element preferably has a controller/regulator with which a setpoint temperature and/or an energy input value for the respective segment or segments can be specified and regulated/controlled.
  • This control/regulation can be part of the control/regulation of the packaging machine or a separate unit.
  • the control/regulation preferably controls/regulates the segments in such a way that their actual temperature and/or their energy input before and/or during heating is different, for example the energy input can be erratic from the moment of contact between the segments and the film to be heated increase.
  • Each segment preferably has a sensor with which the actual temperature and/or the energy input can be measured, for example using the ohmic resistance of the heating element or using a separate sensor. This measurement is preferably carried out discontinuously, alternatively continuously.
  • the control/regulation preferably controls/regulates the segment(s) in the edge region of the heating means and/or in the segment itself with a higher target temperature and/or a higher energy input than the segment and/or for the segments in the central area and/or the central area of the segment itself.
  • two or more segments of the heating element are provided, they are preferably operated with a different target temperature and/or a different energy input.
  • the downstream segment based on the running direction of the material web, is preferably operated with a higher target temperature and/or a higher energy input.
  • the target temperature and/or the energy input values for the segments in the edge area of the heating element, which run parallel to the transport direction of the material web, are preferably the same.
  • control/regulation for a segment of the edge region parallel to the direction of transverse extent provides a higher target temperature and/or a higher energy input than for the opposite segment of the edge region in the direction of transverse extent and/or for at least one, preferably all, segment(s) in the central region.
  • a higher energy input can be required for such a segment because it experiences an additional energy loss through adjacent tool components.
  • the at least two, preferably three or more, segments in the central area of the heating element preferably have a different target temperature and/or a different energy input, at least in part.
  • the setpoint temperature and/or the energy input value for the segments in the edge region of the heating element is preferably the same parallel to the direction of longitudinal extension.
  • the heating element preferably has corner heating segments in the edge area.
  • control/regulation controls/regulates the segments in the corner area of the heating element in such a way that a higher target temperature and/or a higher energy input is realized than with at least one, preferably several, in particular all segments of the edge area and/or or the segment(s) in the central area of the heating element, in particular for the segment(s) in the edge area in the direction of transverse extension and/or the segments in the central area and/or the segment(s) in the edge area in the longitudinal direction.
  • the heating element in particular its regulation/control, has an electronic booster with which an increased energy input into the respective heating element occurs for a short time independently of the target temperature.
  • Such a booster can, for example, be a capacitor that discharges, for example, as soon as the temperature of the heating element or a segment drops sharply or as soon as the signal “advance the material web” comes from the packaging machine. The energy released in the process is then converted into thermal energy in order to reduce, preferably stop, the drop in temperature of at least one segment.
  • the capacitor can be charged once the booster function is no longer needed.
  • the regulation/control provides the necessary energy for the booster directly from the available power grid.
  • the web of material is preferably a monoplastic film or monofoil, i.e. a plastic film which consists of at least one layer and/or a single material or predominantly consists of a single material, for example at least 95% by weight of one material and/or a mixture of substances consists of a group of materials and is preferably considered to be recyclable and/or moderately or highly recyclable; in contrast to multi-layer foils or foils that consist of a mixture of substances from different material groups that are considered to be non-recyclable or at most slightly recyclable.
  • a monoplastic film or monofoil i.e. a plastic film which consists of at least one layer and/or a single material or predominantly consists of a single material, for example at least 95% by weight of one material and/or a mixture of substances consists of a group of materials and is preferably considered to be recyclable and/or moderately or highly recyclable; in contrast to multi-layer foils or foils that consist of a mixture of substances from different material groups that are considered to be non
  • the material of the monofilm is preferably 100% by weight or the majority, in particular at least 95% by weight, polypropylene (PP), polyethylene (PE) or polyethylene terephthalate (PET) or a mixture of substances from just one material group, for example polyolefins , such as PP and PE.
  • a monofilm can consist of at least 95% by weight of at least one PP layer, which is connected to a sealing or peeling layer made of PE.
  • the thickness of the monofilm is preferably 250-500 ⁇ m, particularly preferably 290-310 ⁇ m.
  • the temperature of the temperature window is preferably 135-137° C. or the temperature window covers a range of preferably 3 Kelvin.
  • a thickness of the monofoil of 250-500 ⁇ m 2.5-5 seconds are preferably required, or even only 1-3 seconds with greater energy input, in order to bring the material web to the desired temperature, at which thermoforming with a thermoforming result, i.e for example good shape is possible.
  • the energy transfer per unit of time from the heating element to the material web is not constant over time during the heating.
  • at least 40%, preferably at least 50%, even more preferably at least 60% of the heating energy required to reach the desired temperature of the material web is transferred to the material web within 30% of the heating time.
  • the target temperature changes for at least one, preferably several, in particular all segments during a heating cycle.
  • the target temperature of at least one, preferably several, in particular all of the segments of the heating element before contact with the material web is higher than the permissible maximum temperature of the material web to be heated, in particular the monofoil.
  • This setpoint temperature is then preferably lowered in the course of the heating process, in particular to a value of the maximum permissible maximum temperature of the material web to be heated.
  • the heating system can be operated with a low-voltage network, for example 400V, or in particular a low-voltage network, for example less than 50V, in order to be able to provide very high amounts of electrical energy for a short time, which is then converted into heating energy.
  • the material web can be heated up quickly thanks to the increased set temperature and/or the booster function.
  • This has proven to be the quality of the resulting deep-drawn packaging tray in terms of shape, for example in terms of pronounced contours, shape and dimensional accuracy compared to the shape of the tool, thickness distribution, for example within a package and/or an entire preference, transparency and/or color turned out to be advantageous.
  • the object is also achieved with a packaging machine with a forming station, a filling station, a sealing station and a longitudinal and/or cross cutter, wherein a material web can be transported along a running direction, in particular cyclically, and which has an inventive or preferred heating element according to the present invention .
  • This subject matter of the present invention relates to a packaging machine for producing packaging in which a base material web, for example a plastic film or a material web, which in particular has a cardboard, paper or other layer different from plastic, is unwound from a supply roll and preferably intermittently/cyclically is transported along the packaging machine in a transport plane.
  • a base material web for example a plastic film or a material web, which in particular has a cardboard, paper or other layer different from plastic
  • this web of lower film is then initially shaped by means of a deep-drawing tool in order to form, for example, a trough and/or a structure, in particular an anti-slip structure, in the web of lower material.
  • the forming station has a lower and an upper tool, which are moved towards one another for forming and away from one another for further transport of the lower web of material.
  • the lower tool is located below and the upper tool above the transport level of the lower web of material.
  • several packages in one so-called format are arranged, processed simultaneously and then simultaneously transported along the packaging machine.
  • the web of base material is heated with a heating element.
  • the lower web of material is then covered with packaged goods, in particular foodstuffs such as sausage, ham or cheese, alternatively, for example, non-food packaged goods such as medical technology or other products, and in a next step sealed with a top film in a sealing station, with the Upper film is usually sealed to the lower film web.
  • Another heating element is used for this purpose, which provides the thermal energy required for sealing.
  • the packaging thus finished is then separated by cutting out the packaging from the lower and upper web of material, for example using a cross cutter and a longitudinal cutter.
  • the cross or longitudinal cutter can also be made available as a contour punch.
  • the web of upper material is also unrolled from a supply roll and can also be thermoformed, for example in an upper film forming station, after it has preferably been heated with the heating element according to the invention.
  • a dancer is preferably located downstream of at least one supply roll, which dancer keeps the tension in the respective material web at least substantially constant.
  • the dancer can be, for example, a linear or a rotary dancer.
  • the heating element which heats the web of material to be thermoformed, is preferably located upstream of the forming tool(s) of the forming station.
  • the heating element can be firmly connected to one tool, for example the upper tool, and/or its frame and can, for example, be moved vertically together with it.
  • the distance between the mold and the upstream heating element is preferably as small as possible, preferably a few millimeters, preferably 0.5 to 1 mm, on the one hand to save space and material web, on the other hand to reduce or even to cool down the material web before molding minimize, but in particular to be able to heat the material web in the format area directly upstream.
  • a segment whose longitudinal extent is parallel to the transverse extent of the heating element is provided immediately adjacent to the forming station.
  • the heating element is provided upstream of the forming station and/or the longitudinal direction of the heating element extends parallel to the running direction of the material web.
  • the deep-drawn material web is preferably cooled in the forming station. It is particularly preferable for the shape (die) to be cooled, particularly preferably for rapid cooling.
  • the object is also achieved with a method for heating a material web, in which the material web is brought into contact with a heating element for heating, with an energy boost being introduced into the material web when the material web comes into contact with the heating element.
  • This subject matter of the present invention relates to a method for heating a material web, for example in a packaging machine, in particular in a so-called “form-fill-seal” packaging machine.
  • the web of material is preferably a plastic film, in particular a so-called monofilm, which is disclosed in detail above.
  • the method according to the invention ensures that the material web is heated quickly and uniformly within a narrow temperature window.
  • the material web is preferably heated by means of the heating element by radiation and/or heat conduction.
  • the energy input for heating the material web takes place by means of an energy boost, which begins in particular as soon as the material web touches the heating element.
  • an energy boost within the meaning of the invention, at least 40%, preferably at least 50%, even more preferably at least 60% of the heating energy is transferred to the material web within 30% of the heating time.
  • the amount of energy required for this can be made available by an increased amount of energy that is stored in the heating element and/or by an electronic booster.
  • the booster preferably acts in two time periods and preferably differently therein.
  • the booster in the first time segment is preferably started together with or when the signal “preferential start” is present and preferably ends when the lower and upper tools are closed after they have previously been moved towards one another.
  • the second period of time preferably starts at the moment when the material web touches the heating element, which preferably ends at the end of the heating of the material web, when ventilation starts and the material web detaches from the heating element, just before the lower and upper tools open.
  • the booster increases the temperature of the heating element, for example 100°C to 135-137°C, which corresponds to the critical film temperature of PP film, or particularly preferably even to 138° or 139°C with some excess heat.
  • the excess heat above the critical film temperature is implemented in order to be able to transfer as much energy as possible into the film without overheating the film.
  • the first time segment lasts only about 1-1.5 seconds, for example.
  • the booster compensates for the heat dissipation through the material web, which is usually only exposed to ambient temperature before contact, which quickly draws energy from the heated heating element, so that energy must also be quickly fed into the heating element so that the target temperature in the material web of e.g 135-137°C is reached safely and quickly.
  • the duration of the second period of time depends in particular on the thickness of the material web, with a duration of approx. 1 second per 100 ⁇ m thickness of the material web being used as a guide value, ie a duration of approx. 4 seconds is required for a thickness of 400 ⁇ m.
  • a material web in particular a monofoil, which has a maximum permissible heating temperature is heated in the inventive or preferred method, wherein the temperature of the heating element can be at least temporarily higher than the permissible heating temperature of the material web.
  • the temperature of the heating element is preferably increased above the maximum permissible temperature of the material web, particularly before the heating element and the material web touch, and is preferably lowered upon contact, preferably at least temporarily reduced below the maximum permissible temperature of the material web.
  • Another object of the present invention is a method for producing a packaging trough, in which a web of material is heated using the method according to the invention and/or the preferred method and the trough is then formed.
  • the material web is preferably cooled during and/or after forming.
  • the forming station preferably has cooled deep-drawing molds for this purpose; i.e. the matrix into which the material web is drawn and/or pressed is preferably cooled.
  • FIG. 1 schematically shows the packaging machine according to the invention.
  • FIGS. 2-6 each show an embodiment of the heating element according to the invention, in particular the distribution of the segments over the surface of the heating element facing the web of material.
  • FIG. 1 shows the packaging machine 1 according to the invention, which has a forming station 2 , a filling station 7 and a sealing station 15 .
  • the packaging machine can be a so-called thermoformer.
  • a base material web 8, here a plastic film 8, in particular a monofilm made of PP, PE or PET, is pulled off a supply roll and transported in cycles from right to left along the packaging machine according to the invention. With each cycle, the sub-material web 8 is transported further by one format length/advance length.
  • the packaging machine has two transport means 21 (see FIG. 5), in the present case two endless chains each, which are arranged to the right and left of the base web 8 .
  • At least one gear wheel is provided for each chain both at the beginning and at the end of the packaging machine, around which the respective chain is deflected. At least one of these gears is driven.
  • the gear wheels in the input area and/or in the output area can be connected to one another, preferably by a rigid shaft.
  • Each transport means has a plurality of clamping means/grippers which grip the base material web 8 in the inlet area in a clamping manner and the movement of the transport means on the Sub-web 8 transferred. In the outlet area of the packaging machine, the clamping connection between the transport means and the base material web 8 is released again.
  • a heating element is provided downstream of the inlet area and upstream of the forming station 2, which heats the base material web 8, in particular when the latter is at a standstill.
  • the forming station 2 has a lower tool 4 and an upper tool 3 .
  • the lower tool 4 can be moved up and down, being moved upwards in the direction of the lower material web 8 for shaping and downwards for further transport of the lower material web 8 .
  • the web of base material is preferably clamped between the two tools 3, 4.
  • the lower tool 4 can be arranged on a lifting table 5, which, as symbolized by the double arrow, can be vertically adjustable in order to produce the movement of the lower tool described above.
  • the packaging troughs 6 indicated here formed in the base material web or the base material web 8 are then filled with the packaged goods 16 in the filling station 7 .
  • an upper film 14 is fixed to the lower web of material 8 by sealing in a materially bonded manner.
  • the movement of the lower material web 8 is transferred to the upper material web 14 .
  • the upper tool and/or optionally the lower tool are lowered or raised before and after each film transport.
  • the upper film 14 can also be guided in transport means or transported by transport chains, with these transport means then only extending in front of the sealing station and possibly upstream. Otherwise, the statements made regarding the means of transport for the lower film apply.
  • the top film can also be heated and/or thermoformed with a heating element.
  • a sealing frame is provided as the lower tool 11 for sealing, which has an opening per packaging trough, into which the packaging trough, if present, dips during sealing, ie during the upward movement of the lower sealing tool.
  • the upper and lower webs of material are pressed together between the upper and lower tools 12, 11 and bond under the influence of heat and pressure. After sealing, the tools 11, 12 are moved apart again vertically.
  • a dancer for example a rotary dancer, can be provided between the supply roll of the upper material web 14 and the sealing tool, which keeps the material web 14 at a constant tension as far as possible.
  • a dancer is preferably also provided in the area of the base material web 8, preferably downstream of the supply roll.
  • the dancer is preferably a linear dancer.
  • a gas exchange for this purpose, the air present in the packaging tray is first of all partially sucked off and/or replaced by an exchange gas.
  • holes can be made in the base web 8 in the area of the transport chains in the area of each format, through which the air between the webs 8, 14 is sucked out and/or the exchange gas is blown in.
  • the finished packages are separated, which is done with the cross cutter 18 and the longitudinal cutter 17, for example.
  • the cross cutter 18 can also be raised or lowered with a lifting device 9 .
  • the sealing tool 11, 12 has a punch that cuts through the lower and upper material web before, during and/or after the sealing.
  • several packages are produced at the same time in each cycle, which are arranged in a so-called format as a matrix.
  • the heating element 19 preferably has means with which the contact between the material web and the surface of the heating element can be established or improved. Such means are, for example, vacuum nozzles that suck the material web in the direction of the surface of the heating element.
  • the heating element comprises a plate which can be provided on/on a support.
  • the heating element provides the thermal energy with which the web of material is heated.
  • a plate in the sense of the invention is not necessarily but preferably a flat two-dimensional object. It can also be curved or have a different 3-dimensional shape.
  • the plate can be connected directly to the carrier.
  • thermal insulation is preferably provided between the plate and the carrier, for example made of a very strong, heat-insulating material.
  • the panel itself consists at least essentially of thermal insulation.
  • the heating element has segments that make the heat output available.
  • the heating element On the side of the heating element facing the web of material to be heated, the heating element preferably has a cover element, preferably made of a material with good thermal conductivity, in particular metal, preferably aluminum or stainless steel, which covers and thus protects the plate and/or the segments.
  • the material web to be heated is preferably in full contact with the heating element, in particular the cover element or the segments. There is preferably a direct and preferably full-surface contact between the segments and the covering element.
  • the heating element can therefore preferably consist of a plate, a carrier, several segments and a cover element, with additional heat insulation being provided on the back of the segments or the carrier and/or the plate being at least partially designed as heat insulation.
  • Such heating elements are shown in Figures 2 - 6 shown schematically.
  • the heating element 19 is provided upstream of the forming station in relation to the running direction 20 of the material web 8, the distance A between the forming station and the heating element preferably being as small as possible, preferably 0.5-1 mm.
  • the tools in the forming station are preferably cooled.
  • the heating element has a longitudinal extent L, which runs parallel to the direction of travel 20 and a transverse extent Q, which extends transversely to the direction of travel 20 .
  • the heating element has a multiplicity of segments 21-28. Segments within the meaning of the invention are areas or zones of the heating element that have a different actual temperature and/or are regulated/controlled with a different target temperature and/or in which different amounts of heat energy and/or heat energy outputs are transferred to the material web. Each segment at least preferably has a plurality of heating means.
  • the heating element preferably has a control/regulation that controls the heating means of the segments.
  • a control/regulation that controls the heating means of the segments.
  • a maximum permissible heating temperature of the material web can be specified for this control/regulation, which can be used, for example, as a target value for the control/regulation.
  • FIG. 2 shows a plan view of a first embodiment of the heating element according to the invention, which in the present case has six segments 21, 22, 23a, 24a, 25a, 26a.
  • the segments 21, 22 are the segments in the central area of the heating element and the segments 23a - 26a are the heating surfaces in the edge area of the heating element, in each case based on its surface area parallel to the transport plane of the material web.
  • the length of the segments 23a, 24a whose direction of longitudinal extent runs parallel to the transport direction of the material web, extends at least essentially over the entire length L of the heating element and that the length of the segments 25a, 26a, whose direction of longitudinal extent runs transversely runs to the transport direction of the material web, do not extend over the entire width Q of the heating element.
  • the target temperatures of the segments and/or the energy supply are preferably set or controlled/regulated in such a way that:
  • At least one, preferably a majority, in particular all of the conditions mentioned for this example should preferably be met.
  • T26 > T21 and/or T22, and/or
  • At least one, preferably a majority, in particular all of the conditions mentioned for this example should preferably be met.
  • the heating element 19 has corner segments 27, 27a to 27d, with which a particularly homogeneous heating of the material web 8 is possible. Furthermore, three segments 21, 22, 28 are preferably provided in the central area. The target temperatures of the segments and/or the energy supply are preferably set or controlled/regulated in such a way that:
  • T26C > T22a and/or
  • T26C > T23b and/or
  • T26C > T25b, preferably T22a > T25 and/or
  • T23b T24b and/or
  • T27a T27b and/or
  • T27C T27d and/or
  • T27a T27C and/or
  • T27b > T27d and/or
  • T27b > T27C and/or
  • T27a T27d and/or
  • T23b and/or T24b > T22a and/or T2ia and/or T28
  • E22a E2ia and/or T22a and/or E28 > E2ia and/or
  • E26C > E25b, preferably E22a > E25b and/or
  • E23b E24b and/or
  • E27a E27b and/or
  • E27C E27d and/or
  • E23b and/or E24b > E22a and/or E2ia and/or E28
  • At least one, preferably a majority, in particular all of the conditions mentioned for this example should preferably be fulfilled.
  • the heating element 19 has three segments 21b, 29 and 26d, of which a segment 21b is provided in the central area of the heating element and two segments in the edge area, of which two segments in the edge area are a U-shaped segment 29 and a segment 26d between the two ends of the open legs of the U-shaped segment 29 are provided.
  • the target temperatures of the heating elements and/or the energy supply are preferably set or controlled/regulated in such a way that:
  • T29 > T2ib and/or T26d > T2ib and/or T26d > T29
  • the heating element 19 has two segments 21c and 30, of which a segment 21c is provided in the central area of the heating element and a segment 30 is provided in the edge area, which at least essentially completely encloses the one segment 21c in the central area.
  • the target temperatures of the heating elements and/or the energy supply are preferably set or controlled/regulated in such a way that:
  • At least one, preferably a majority, in particular all of the conditions mentioned for this example should preferably be met.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Heizelement zur Heizung des Verpackungsmaterials, insbesondere einer Monokunststofffolie, in einer Verpackungsmaschine. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung die Verpackungsmaschine selbst sowie ein Verfahren zum Aufheizen einer Materialbahn bzw. zum Herstellen einer Verpackungsmulde.

Description

Heizelement einer Verpackungsmaschine
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Heizelement zur Heizung bzw. Erwärmung des Verpackungsmaterials, insbesondere einer Monokunststofffolie, in einer Verpackungsmaschine. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung die Verpackungsmaschine selbst sowie ein Verfahren zum Aufheizen einer Materialbahn bzw. zum Herstellen einer Verpackungsmulde.
Heizelemente sind aus dem Stand der Technik bekannt und sind Teil einer Verpackungsmaschine. Bei diesen Verpackungsmaschinen wird in eine plane Materialbahn, beispielsweise eine Folienbahn eine Mulde durch Tiefziehen eingeformt. Dafür muss die Materialbahn vor dem Tiefziehen mit einem Heizelement erwärmt werden. Insbesondere bei Monofolien, die aus einem einzigen Material bestehen, muss das Erwärmen schnell und gleichmäßig erfolgen, eine für das gewünschte Formergebnis minimal zulässige Temperatur darf nicht unterschritten und eine maximal zulässige Temperatur darf nicht überschritten werden, wobei der Unterschied zwischen minimal und maximal zulässiger Temperatur sehr klein ist, also ein nur kleines Temperaturfenster besteht. Gleichzeitig muss das Aufwärmen schnell erfolgen, um eine genügende Taktleistung zur Verfügung stellen zu können. Diesen Anforderungen werden herkömmliche Heizelemente nicht oder nur unzureichend gerecht.
Es war deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Heizelement und eine Verpackungsmaschine und ein Verfahren zum Aufheizen einer Materialbahn bzw. zur Herstellung einer Verpackungsmulde zur Verfügung zu stellen, die die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweisen.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Heizelement zur Heizung des Verpackungsmaterials, insbesondere einer Monokunststofffolie, in einer Verpackungsmaschine mit einer Vielzahl von Segmenten, die individuell beheizbar sind, wobei das Heizelement eine Längserstreckungsrichtung und eine Quererstreckungsrichtung aufweist, wobei das Heizelement mindestens drei Segmente aufweist, von denen mindestens ein Segment im Randbereich des Heizelementes und mindestens ein Segment im Zentralbereich des Heizelementes vorgesehenen sind.
Die zu diesem Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemachten Ausführungen gelten für die anderen Gegenstände gleichermaßen und umgekehrt. Merkmale dieses Gegenstands der vorliegenden Erfindung können in andere Gegenstände aufgenommen werden und umgekehrt. Dieser Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Heizelement, das zum Erwärmen einer Materialbahn, insbesondere in einer Verpackungsmaschine eingesetzt wird. Vorzugsweise ist die Materialbahn beim Erwärmen stationär und liegt an dem Heizelement an. Dafür kann das Heizelement ein Mittel aufweisen, das den Kontakt zwischen der Materialbahn und dem Heizelement verbessert, das insbesondere so vorgesehen ist, dass die Materialbahn vollflächig an dem Heizelement anliegt. Vorzugsweise ist das Heizelement eine Platte, jedoch nicht notwendigerweise aber bevorzugt ein solches flaches zweidimensionales Objekt. Es kann aber auch gewölbt oder anders 3-dimensional geformt sein. Das Heizelement befindet sich vorzugsweise stromaufwärts von dem Formwerkzeug, bezogen auf die Transportrichtung der Materialbahn, beispielsweise als sogenannte Vorheizung. Alternativ oder zusätzlich ist das Heizelement in das Formwerkzeug integriert, beispielsweise als sogenannte Deckelheizung. Das Heizelement kann direkt mit einem Träger, der Teil der Verpackungsmaschine, insbesondere Teil der Formstation und hier insbesondere Teil des Oberwerkzeugs ist, verbunden sein, oder integrativer Bestandteil des Trägers sein. Dieser Träger kann vertikal bewegbar vorgesehen sein, so dass er in Richtung der Materialbahn und davon weg bewegbar ist. Vorzugsweise ist zwischen dem Heizelement und dem Träger eine Wärmeisolierung vorgesehen. Weiterhin bevorzugt ist zwischen dem Heizelement und der Wärmeisolierung, vorzugsweise direkt an dem Heizelement, ein Schutz vorgesehen, beispielsweise eine nur wenige Zehntel Millimeter dünne Schutzplatte, um vorzugsweise ein als Heizfolie vorgesehenes Heizelement vor mechanischer Beschädigung auf seiner Unterseite zu schützen, beispielsweise infolge Kontaktes, insbesondere im Sinne einer Dauerschwellbelastung, mit Kanten oder Bohrungsrändern der Wärmeisolierung und/oder einer Trägerplatte. Solcher Kontakt kann sonst zu zumindest partiellen bzw. lokalen Beschädigungen an dem Heizelement führen.
Das Heizelement, das vorzugsweise mit elektrischer Energie betrieben wird, erwärmt die Materialbahn vorzugsweise von einer Seite, beispielsweise von oben wie in einer Deckelheizung oder von unten wie in einer sogenannten „Vorheizung von unten“, oder von beiden Seiten, beispielsweise von oben und unten, wie in einer Sandwichheizung als sogenannte „Vorheizung von oben und unten“, insbesondere wenn der Energieeintrag in die Materialbahn noch schneller erfolgen soll.
Jedes Heizelement weist mindestens ein Heizmittel auf, mit dem die erfindungsgemäßen Segmente realisiert werden. Segmente sind Bereiche/Heizzonen des Heizelements, insbesondere der Materialbahn zugewandte Bereiche, die eine unterschiedliche Ist- Temperatur aufweisen und/oder mit einer unterschiedlichen Solltemperatur geregelt/gesteuert werden und/oder bei denen unterschiedliche Wärmeenergiemengen und/oder Wärmeenergieleistungen auf die Materialbahn übertragen werden.
Dafür kann das Heizelement mehrere, insbesondere diskrete, Heizmittel, beispielsweise 5 - 50, vorzugsweise 51 - 100, noch mehr bevorzugt 101 - >1000 Heizmittel aufweisen.
Derartige Heizmittel sind beispielsweise ein oder mehrere Leiterplatten, die jeweils unterschiedlich mit elektrischer Energie beaufschlagt werden können, um unterschiedliche Ist-Temperaturen bei den Segmenten zu erzielen und/oder mit unterschiedlichen Ist- und/oder Sollwerten geregelt/gesteuert werden. Die Heizmittel können gemäß einem bestimmten Muster vorgesehen sein. Vorzugsweise sind sie nicht äquidistant vorgesehen. Die Heizmittel eines Heizelementes können sich in Form und/oder Größe und/oder Heizleistung voneinander unterscheiden. Das Heizmittel kann auch aus einer Vielzahl von Pixeln bestehen, die individuell und/oder gruppenweise ansteuerbar sind. Diese Pixel können in einem bestimmten Muster in einem Segment und/oder in dem Heizelement angeordnet sein. Die Pixel sind vorzugsweise äquidistant über das Heizelement verteilt. Vorzugsweise sind eine bestimmte Anzahl von Pixeln auf einer Leiterplatte angeordnet, wobei das Heizelement eine Vielzahl solcher Leiterplatten aufweisen kann. Die Pixel einer Leiterplatte können individuell oder in einer oder mehreren Gruppen angesteuert werden.
Vorzugsweise ist das Heizmittel als Heizfolie oder als Leiterplatte vorgesehen.
Auf der der zu heizenden Materialbahn zugewandten Seite des Heizelementes weist dieses vorzugsweise ein Abdeckelement, vorzugsweise aus einem Werkstoff mit einer guten Wärmeleitfähigkeit, insbesondere Metall, vorzugsweise Aluminium oder Edelstahl, auf. Vorzugsweise besteht zwischen dem Heizmittel und dem Abdeckelement ein direkter und vorzugsweise vollflächiger Kontakt. Der Fachmann versteht, dass unter „vollflächiger Kontakt“ auch zu verstehen ist, dass beispielsweise das Abdeckelement vorzugsweise vollflächig an das/die Heizmittel geklebt ist, wobei der Kleber, der beispielsweise als doppelseitiges Klebeband vorgesehen ist, vorzugsweise Wärme gut leitet. Ebenso bevorzugt wird der Schutz / Schutzplatte geklebt. Das Heizelement besteht demnach vorzugsweise aus einem Heizmittel und einem Abdeckelement und vorzugsweise einem Schutz. Das Abdeckelement ist vorzugsweise im Wesentlichen plattenförmig und weist ganz besonders bevorzugt einen abgewinkelten, vorzugsweise im Wesentlichen vollständig umlaufenden Randbereich auf.
Alternativ oder zusätzlich kann ein Abdeckelement als Folie oder Beschichtung vorgesehen sein, die vorzugsweise eine Antihaft-Wirkung gegenüber der zu heizenden Materialbahn aufweist, um insbesondere ein geringfügiges lokales Wandern der Materialbahn auf dem Heizelement zum Ausgleichen/Glätten von Falten zu fördern oder um ein störendes Anhaften der fertig aufgeheizten Materialbahn während des Ablösens vom Heizelement zu verhindern oder zu minimieren, was beispielsweise bei Materialbahnen hilfreich sein kann, die überwiegend aus A-PET und/oder A-PET-Rezyklat bestehen, um beispielsweise unerwünschte Verformungen oder Falten an der Materialbahn und Verschleiß am Heizelement oder dem Abdeckelement zu verhindern oder zu minimieren.
Das Heizelement hat eine Längs- und eine Quererstreckungsrichtung. Diese können, wie bei einem Quadrat gleich oder wie bei einem Rechteck unterschiedlich sein.
Erfindungsgemäß weist das Heizelement mindestens drei Segmente auf, von denen mindestens ein Segment im Randbereich, d.h. im Bereich des äußeren Umfangs des Heizelementes und mindestens ein Segment im Zentral bereich des Heizelementes vorgesehenen sind. Ein Segment im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein Bereich des Heizelementes: in dem eine, insbesondere eine einzige, vorzugsweise individuell einstellbare, Ist- Temperatur eingestellt wird und/oder der mit einer, insbesondere einer einzigen, insbesondere individuell wählbaren Solltemperatur geregelt/gesteuert wird und/oder in dem eine bestimmte, insbesondere individuell wählbare Wärmeenergiemenge und/oder eine bestimmte, insbesondere individuell wählbare, Wärmeenergieleistung auf die Materialbahn übertragen wird.
Zwei Segmente des Heizelementes können sich dadurch unterscheiden, dass sie eine unterschiedliche Ist-Temperatur aufweisen und/oder dass sie mit einer unterschiedlichen Solltemperatur geregelt/gesteuert werden und/oder dass bei ihnen unterschiedliche Wärmeenergiemengen und/oder Wärmeenergieleistungen auf die Materialbahn übertragen werden.
Vorzugsweise werden die Segmente in Form und/oder Größe und/oder Einstellungswerten so ausgewählt bzw. betrieben, dass ein Verpackungsmaterial, insbesondere eine Monofolie, möglichst gleichmäßig und/oder möglichst schnell aufgewärmt wird.
Das jeweilige Segment kann in Form von einem oder mehreren elektrischen Leiterbahnen zur Verfügung gestellt werden. Ein Segment kann aber auch eine Vielzahl von Heizmitteln beispielsweise Pixel aufweisen, die einzeln oder in Gruppen ansteuerbar sind. Die Segmente eines Heizelementes können als separate Bauteile oder auf einem gemeinsamen Träger vorgesehen sein. Der Zentralbereich des Heizelementes bezieht sich vorzugsweise auf den Bereich der geometrischen Mitte der Fläche des Heizelementes, die der Materialbahn zugewandt ist. Vorzugsweise umranden das/die Segment(e) im Randbereich das/die Heizelement(e) im Zentralbereich. Vorzugsweise sind die Segmente im Wesentlichen jeweils quadratisch oder rechteckig vorgesehen. Zwischen den Segmenten kann ein Abstand vorgesehen sein. Vorzugsweise entspricht die Form und/oder Größe des Segments nicht der Form und/oder Größe der Verpackungsmulden, die nach der Erwärmung tiefgezogen werden sollen.
Zwei Segmente des Randbereichs können sich über die gesamte Länge des Heizelementes oder über die gesamte Breite des Heizelementes erstrecken. Die anderen Segmente des Randbereichs sind dann vorzugsweise entsprechend kürzer.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Heizelement ein - acht Segment(e) im Randbereich und mindestens ein Segment, vorzugsweise zwei oder drei, noch mehr bevorzugt vier Segmente im Zentralbereich des Heizelementes auf.
Vorzugsweise weist das Heizelement vier Segmente auf, wobei: drei Segmente im Randbereich und ein Segment im Zentralbereich vorgesehen sind oder zwei Segmente im Randbereich und zwei Segmente im Zentralbereich vorgesehen sind oder ein Segment im Randbereich und drei Segmente im Zentralbereich vorgesehen sind.
Weiterhin bevorzugt weist ein Heizelement fünf Segmente auf, wobei: vier Segmente im Randbereich und ein Segment im Zentralbereich vorgesehen sind oder drei Segmente im Randbereich und zwei Segment im Zentral bereich vorgesehen sind oder zwei Segmente im Randbereich und drei Segmente im Zentral be re ich vorgesehen sind oder ein Segment im Randbereich und vier Segmente im Zentral be re ich vorgesehen sind.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist ein Heizelement, das sechs Segmente aufweist, wobei: mindestens drei Segmente im Randbereich und höchstens drei Segmente im
Zentral be re ich vorgesehen sind oder drei Segmente im Randbereich und drei Segmente im Zentralbereich vorgesehen sind oder höchstens zwei Segmente im Randbereich und mindestens vier Segmente im Zentral be re ich vorgesehen sind.
Noch ein bevorzugter Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Heizelement, das sieben Segmente aufweist, wobei: mindestens drei Segmente im Randbereich und höchstens vier Segment im
Zentral be re ich vorgesehen sind oder drei Segmente im Randbereich und vier Segmente im Zentralbereich vorgesehen sind oder vier Segmente im Randbereich und drei Segmente im Zentralbereich vorgesehen sind oder höchstens sechs Segmente im Randbereich und mindestens ein Segment im Zentral be re ich vorgesehen sind.
Weiterhin bevorzugt ist ein Heizelement, das acht Segmente aufweist, wobei: mindestens vier Segmente im Randbereich und höchstens vier Segment im Zentral be re ich vorgesehen sind oder fünf Segmente im Randbereich und drei Segmente im Zentralbereich vorgesehen sind oder vier Segmente im Randbereich und vier Segmente im Zentralbereich vorgesehen sind oder höchstens sechs Segmente im Randbereich und mindestens zwei Segment im Zentral be re ich vorgesehen sind.
Der Fachmann versteht, dass auch Heizelemente mit mehr als acht Segmenten vorgesehen sind, beispielsweise 11 Segmente oder sogar viel mehr, deren Kombinationen im Rand- und Zentralbereich vorzugsweise analog zu den zuvor beschriebenen Kombinationen gestaltet sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Heizelement acht Heizsegmente im Randbereich und mindestens zwei Segmente, vorzugsweise drei Heizsegmente, im Zentralbereich des Heizelementes auf. Vorzugsweise verläuft die Längserstreckung von zwei Segmenten des Randbereichs parallel zu der Längserstreckungsrichtung des Heizelementes und von zwei Segmenten des Randbereichs parallel zu der Quererstreckungsrichtung des Heizelementes. Die anderen vier Segmente des Randbereichs sind vorzugsweise Ecksegmente.
Mehr als ein Segment im Zentral be re ich hat insbesondere den Vorteil, dass die zum Aufheizen der Materialbahn benötigte elektrische Leistung einfacher zur Verfügung gestellt werden kann. Insbesondere kann der Querschnitt der elektrischen Leitungen reduziert und die Sicherheitstechnik vereinfacht werden. Durch die mindestens zwei Segmente ist es möglich die Materialbahn schnell und gleichmäßig zu erwärmen. Ein kleines Temperaturfenster, in dem die Materialbahn erhitzt werden soll, kann sicher eingehalten werden.
Vorzugsweise weist das Heizelement eine geringe Masse und/oder eine geringe Wärmekapazität auf, wodurch beispielsweise ein ungewolltes Überheizen oder Überschwingen über das gewollte Temperaturfenster (Solltemperaturfenster) vermieden werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind im Randbereich Ecksegmente für die Beheizung der Materialbahn vorgesehen, die separat von den anderen Segmenten des Rand- und/oder des Zentralbereichs angesteuert werden können. Dadurch ist eine besonders gleichmäßige Aufheizung der Materialbahn möglich.
Vorzugsweise umhüllt das/die Segment(e) im Randbereich das mindestens eine Segment im Zentral be re ich, zumindest im Wesentlichen vollumfänglich, vorzugsweise vollumfänglich. Vorzugsweise ist/sind das/die Segment(e) als Ring vorgesehen, wobei dieser Ring aus mehreren Segmenten vorgesehen sein kann und/oder durch einen Spalt(e) unterbrochen sein kann.
Beispielsweise ist im Randbereich ein U-förmiges Segment vorgesehen und vorzugsweise ein weiteres Segment an oder zwischen den beiden Enden der offenen Schenkel des U- förmigen Segments vorgesehen, so dass sich in Kombination der beiden Segmente ein geschlossenes Randringsegment ausbildet.
Vorzugsweise weist jedes Segment eine Vielzahl von Heizmitteln auf. Beispielsweise weist das Segment mehrere, insbesondere diskrete, Heizmittel, beispielsweise 5 - 50, vorzugsweise 51 - 100, noch mehr bevorzugt 101 - >1000 Heizmittel auf, die einzeln oder gruppenweise regelungstechnisch angesteuert werden können. Derartige Heizmittel sind beispielsweise ein oder mehrere elektronische Bauteile und/oder Leiterbahnen, die vorzugsweise auf einer Leiterplatte vorgesehen sind und die jeweils unterschiedlich mit elektrischer Energie beaufschlagt werden können, um unterschiedliche Temperaturbereiche in dem jeweiligen Segment zu erzielen und/oder die mit unterschiedlichen Ist- und/oder Sollwerten geregelt/gesteuert werden. Die Heizmittel können gemäß einem bestimmten Muster auf dem Segment verteilt sein. Vorzugsweise sind sie nicht äquidistant vorgesehen. Beispielsweise wird im Randbereich eines Segments mehr Heizleistung zur Verfügung gestellt als in dessen Zentralbereich. Die Heizmittel eines Segmentes können sich in Form und/oder Größe und/oder Heizleistung voneinander unterscheiden. Das Heizmittel kann auch aus einem oder einer Vielzahl von Pixeln bestehen, die individuell und/oder gruppenweise ansteuerbar sind. Diese Pixel können in einem bestimmten Muster in dem jeweiligen Segment angeordnet sein. Vorzugsweise sind sie äquidistant vorgesehen. Beispielsweise wird im Randbereich eines Segments mehr Heizleistung zur Verfügung gestellt als in dessen Zentralbereich Die Pixel sind vorzugsweise äquidistant über das Segment verteilt. Vorzugsweise sind eine bestimmte Anzahl von Pixeln auf einer Leiterplatte angeordnet, wobei das Segment ein oder eine Vielzahl solcher Leiterplatten aufweisen kann. Die Pixel einer Leiterplatte können individuell oder in einer oder mehreren Gruppen angesteuert werden.
Vorzugsweise weist das Heizelement eine Steuerung/Regelung auf, mit der eine Solltemperatur und/oder ein Energieeintragswert für das jeweilige Segment oder die Segmente vorgegeben und geregelt/gesteuert werden können. Diese Steuerung/Regelung kann Teil der Steuerung/Regelung der Verpackungsmaschine oder eine separate Einheit sein.
Vorzugsweise steuert/regelt die Steuerung/Regelung die Segmente so, dass deren Ist- Temperatur und/oder deren Energieeintrag vor und/oder während des Erwärmens unterschiedlich ist, beispielsweise kann der Energieeintrag ab dem Moment des Kontakts zwischen den Segmenten und der zu beheizenden Folie sprunghaft ansteigen.
Vorzugsweise weist jedes Segment einen Sensor auf, mit dem die Ist-Temperatur und/oder der Energieeintrag gemessen werden kann, beispielsweise anhand des ohmschen Widerstands des Heizelements oder anhand eines separaten Sensors. Diese Messung erfolgt vorzugsweise diskontinuierlich, alternativ kontinuierlich.
Vorzugsweise steuert/regelt die Steuerung/Regelung das/die Segment(e) im Randbereich des Heizmittels und/oder im Segment selbst mit einer höheren Solltemperatur und/oder einem höheren Energieeintrag als das Segment und/oder für die Segmente im Zentral be re ich und/oder den Zentral bereich des Segmentes selbst.
Für den Fall, das zwei oder mehr Segmente des Heizelementes vorgesehen sind, werden diese vorzugsweise mit einer unterschiedlichen Solltemperatur und/oder einem unterschiedlichen Energieeintrag betrieben. Vorzugsweise wird das, bezogen auf die Laufrichtung der Materialbahn, stromabwärtige Segment mit einer höheren Solltemperatur und/oder einem höheren Energieeintrag betrieben.
Vorzugsweise ist die Solltemperatur und/oder die Energieeintragswerte für die Segmente im Randbereich des Heizelementes, die parallel zur Transportrichtung der Materialbahn verlaufen, gleich.
Vorzugsweise sieht die Steuerung/Regelung für ein Segment des Randbereichs parallel zu der Quererstreckungsrichtung eine höhere Solltemperatur und/oder einen höheren Energieeintrag vor als für das gegenüberliegende Segment des Randbereichs in Quererstreckungsrichtung und/oder für mindestens ein, vorzugsweise alle Segment(e) im Zentralbereich. Beispielsweise kann ein höherer Energieeintrag für ein solches Segment benötigt werden, weil es durch angrenzende Werkzeugkomponenten einen zusätzlichen Energieverlust erfährt.
Vorzugsweise weisen die mindestens zwei, vorzugsweise drei oder mehr, Segmente im Zentralbereich des Heizelementes zumindest teilweise eine unterschiedliche Solltemperatur und/oder einen unterschiedlichen Energieeintrag auf.
Vorzugsweise ist die Solltemperatur und/oder der Energieeintragswert für die Segmente im Randbereich des Heizelementes parallel zu der Längserstreckungsrichtung gleich.
Vorzugsweise weist das Heizelement im Randbereich Eckheizsegmente auf.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung steuert/regelt die Steuerung/Regelung die Segmente im Eckbereich des Heizelementes so, dass eine höhere Solltemperatur und/oder einen höherer Energieeintrag realisiert wird als bei mindestens einem, vorzugsweise mehreren, insbesondere allen Segmenten des Randbereichs und/oder dem/den Segment(en) im Zentralbereich des Heizelementes, insbesondere also für das/die Segment(e) im Randbereich in Quererstreckungsrichtung und/oder die Segmente im Zentralbereich und/oder das/die Segment(e) im Randbereich in Längserstreckungsrichtung.
Vorzugsweise ändert sich die Solltemperatur für mindestens ein, vorzugsweise alle Segmente während eines Heizzyklus, d.h. beispielsweise eines Taktes einer taktweise arbeitenden Verpackungsmaschine.
Gemäß noch einem erfindungsgemäßen oder bevorzugten Gegenstand der vorliegenden Erfindung weist das Heizelement, insbesondere deren Regelung/Steuerung einen elektronischen Booster auf, mit dem kurzeitig ein unabhängig von der Solltemperatur erhöhter Energieeintrag in das jeweilige Heizelement erfolgt.
Die zu diesem Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemachten Ausführungen gelten für die anderen Gegenstände gleichermaßen und umgekehrt. Merkmale dieses Gegenstands der vorliegenden Erfindung können in andere Gegenstände aufgenommen werden und umgekehrt.
Ein derartiger Booster kann beispielsweise ein Kondensator sein, der sich beispielsweise entlädt, sobald sich die Temperatur des Heizelementes oder eines Segments stark absenkt oder sobald von der Verpackungsmaschine das Signal „Vorzug der Materialbahn“ kommt. Die dabei freiwerdende Energie wird dann in Wärmenergie umgewandelt, um das Absenken der Temperatur zumindest eines Segmentes zu vermindern, vorzugsweise zu stoppen. Der Kondensator kann aufgeladen werden, sobald die Booster-Funktion nicht mehr benötigt wird. Alternativ stellt die Regelung/Steuerung die notwendige Energie des Boosters direkt aus dem zur Verfügung stehenden Stromnetz zur Verfügung.
Vorzugsweise ist die Materialbahn eine Monokunststofffolie bzw. Monofolie, d.h. eine Kunststofffolie, die aus mindestens einer Schicht und/oder einem einzigen Material oder zum überwiegenden Anteil aus einem einzigen Material, beispielsweis zu mindestens 95 Gew.-% aus einem Material und/oder einem Substanzgemisch aus einer Materialgruppe besteht und vorzugsweise als wiederverwertbar und/oder mittelgradig oder hochgradig recyclingfähig gilt; im Gegensatz zu Mehrschichtfolien oder Folien, die aus einem Substanzgemisch unterschiedlicher Materialgruppen bestehen, die als nicht oder höchstens geringgradig recyclingfähig gelten. Vorzugsweise ist das Material der Monofolie zu 100 Gew.-% oder zum überwiegenden Anteil, insbesondere zu mindestens 95 Gew.-% Polypropylen (PP), Polyethylen (PE) oder Polyethylenterephthalat (PET) oder ein Substanzgemisch aus nur einer Materialgruppe, beispielsweise der Polyolefine, beispielsweise PP und PE. Beispielsweise kann eine Monofolie zu mindestens 95 Gew.-% aus mindestens einer PP- Schicht bestehen, die mit einer Siegel- oder Peelschicht aus PE verbunden ist.
Vorzugsweise beträgt die Dicke der Monofolie 250 - 500 pm, besonders bevorzugt 290 - 310 pm. Vorzugsweise ist die Temperatur des Temperaturfensters 135 - 137 °C bzw. umfasst das Temperaturfenster einen Bereich von vorzugsweise 3 Kelvin.
Vorzugsweise werden bei einer Dicke der Monofolie 250 - 500 pm 2,5 - 5 Sekunden, oder bei stärkerem Energieeintrag sogar nur 1 - 3 Sekunden benötigt, um die Materialbahn auf die gewünschte Temperatur zu bringen, bei der dann ein Tiefziehen mit einem Tiefziehergebnis, also beispielsweise guter Ausformung möglich ist.
Gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen oder bevorzugten Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist der Energietransfer pro Zeiteinheit von dem Heizelement zur Materialbahn während des Erwärmens zeitlich nicht konstant. Vorzugsweise wird innerhalb von 30% der Aufheizzeit mindestens 40, vorzugsweise mindestens 50, noch mehr bevorzugt mindestens 60% der Heizenergie auf die Materialbahn übertragen, die zum Erreichen der gewünschten Temperatur der Materialbahn benötigt wird.
Die zu diesem Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemachten Ausführungen gelten für die anderen Gegenstände gleichermaßen und umgekehrt. Merkmale dieses Gegenstands der vorliegenden Erfindung können in andere Gegenstände aufgenommen werden und umgekehrt.
Weiterhin bevorzugt oder erfindungsgemäß ändert sich die Solltemperatur für mindestens ein, vorzugsweise mehrere, insbesondere alle Segmente während eines Heizzyklus.
Die zu diesem Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemachten Ausführungen gelten für die anderen Gegenstände gleichermaßen und umgekehrt. Merkmale dieses Gegenstands der vorliegenden Erfindung können in andere Gegenstände aufgenommen werden und umgekehrt.
Vorzugsweise liegt die Solltemperatur mindestens eines, vorzugsweise mehrerer, insbesondere aller der Segmente des Heizelementes vor dem Kontakt mit der Materialbahn höher als die zulässige Maximaltemperatur der zu erwärmenden Materialbahn, insbesondere der Monofolie. Diese Solltemperatur wird dann vorzugsweise im Laufe des Aufheizvorganges abgesenkt, insbesondere auf einen Wert der maximal zulässigen Maximaltemperatur der zu erwärmenden Materialbahn. Alternativ oder zusätzlich kann das Heizsystem mit einem Niederspannungsnetz, beispielsweise 400V, oder insbesondere Kleinspannungsnetz, beispielsweise kleiner 50V betrieben werden, um kurzzeitig, sehr hohe elektrische Energiemengen zur Verfügung stellen zu können, die dann in Heizenergie umgewandelt wird.
Durch die erhöhte Solltemperatur und/oder die Booster-Funktion ist es möglich die Materialbahn schnell aufzuheizen. Dies hat sich für die Qualität der resultierenden tiefgezogenen Verpackungsmulde in Bezug auf Form, beispielsweise hinsichtlich ausgeprägter Konturen, Form- bzw. Maßhaltigkeit im Vergleich zur Form des Werkzeuges, Dickenverteilung beispielsweise innerhalb einer Verpackung und/oder eines ganzen Vorzugs, Transparenz und/oder Farbe als vorteilhaft herausgestellt.
Die Aufgabe wird auch mit einer Verpackungsmaschine mit einer Formstation, einer Füllstation, einer Siegelstation und einem Längs- und/oder Querschneider gelöst, wobei eine Materialbahn entlang einer Laufrichtung, insbesondere taktweise, transportierbar ist und die ein erfindungsgemäßes oder bevorzugtes Heizelement gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist.
Die zu diesem Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemachten Ausführungen gelten für die anderen Gegenstände gleichermaßen und umgekehrt. Merkmale dieses Gegenstands der vorliegenden Erfindung können in andere Gegenstände aufgenommen werden und umgekehrt.
Dieser Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft eine Verpackungsmaschine zur Herstellung einer Verpackung, bei der eine Untermaterialbahn, beispielsweise eine Kunststofffolie oder eine Materialbahn, die insbesondere eine Karton-, Papier oder eine sonstige von Kunststoff verschiedene Schicht aufweist, von einer Vorratsrolle abgerollt und vorzugsweise intermittierend/taktweise entlang der Verpackungsmaschine in einer Transportebene transportiert wird. In einer Formstation wird diese Unterfolienbahn dann zunächst mittels eines Tiefziehwerkzeugs geformt werden, um beispielsweise eine Mulde und/oder eine Struktur, insbesondere eine Anti-rutsch-Struktur in die Untermaterialbahn zu formen. Die Formstation weist in der Regel ein Unter- und ein Oberwerkzeug auf, die zum Formen aufeinander zu und zum Weitertransport der Untermaterialbahn voneinander wegbewegt werden. Das Unterwerkzeug befindet sich dabei unterhalb und das Oberwerkzeug oberhalb der Transportebene der Untermaterialbahn. In der Regel werden in der erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine mehrere Verpackungen, die in einem sogenannten Format angeordnet sind, gleichzeitig bearbeitet und im Folgenden gleichzeitig entlang der Verpackungsmaschine transportiert. Vorm und/oder beim Tiefziehen wird die Untermaterialbahn mit einem Heizelement beheizt. Nachfolgend wird die Untermaterialbahn mit einem Verpackungsgut, insbesondere einem Lebensmittel, wie beispielsweise Wurst, Schinken oder Käse, alternativ beispielsweise auch Non-Food-Verpackungsgüter wie medizintechnische oder sonstige Produkte, belegt und in einem nächsten Schritt in einer Siegelstation mit einer Oberfolie verschlossen, wobei die Oberfolie in der Regel an die Unterfolienbahn gesiegelt wird. Dafür wird ein weiteres Heizelement eingesetzt, das die für die Siegelung benötigte Wärmeenergie zur Verfügung stellt. Anschließend wird die so fertiggestellte Verpackung vereinzelt, indem die Verpackung aus der Unter- und Obermaterialbahn ausgeschnitten wird, beispielsweise mit einem Quer- und Längsschneider. Der Quer- bzw. Längsschneider kann auch als Konturstanze zur Verfügung gestellt werden. Die Obermaterialbahn wird ebenfalls von einer Vorratsrolle abgerollt und kann auch tiefgezogen werden, beispielsweise in einer Oberfolienformstation, nachdem sie vorzugsweise mit dem erfindungsgemäßen Heizelement erwärmt worden ist. Bezogen auf die Transportrichtung der jeweiligen Folienbahn befindet sich stromabwärts von wenigstens einer Vorratsrolle vorzugsweise ein Tänzer, der die Spannung in der jeweiligen Materialbahn zumindest im Wesentlichen konstant hält. Bei dem Tänzer kann es sich beispielsweise um einen Linear- oder einen Rotationstänzer handeln.
Vorzugsweise befindet sich das Heizelement, das die tiefzuziehende Materialbahn erwärmt stromaufwärts von dem/den Formwerkzeug(en) der Formstation. Das Heizelement kann mit dem einem Werkzeug, beispielsweise dem Oberwerkzeug, und/oder dessen Rahmen fest verbunden sein und kann beispielsweise mit diesem gemeinsam vertikal bewegt werden.
Vorzugsweise ist der Abstand zwischen dem Formwerkzeug und dem stromaufwärtigen Heizelement möglichst gering, vorzugsweise wenige Millimeter, vorzugsweise 0,5 bis 1 mm, zum einen um Bauraum und Materialbahn zu sparen, zum anderen um ein Abkühlen der Materialbahn vor dem Formen zu verringern oder sogar zu minimieren, insbesondere aber um die Materialbahn im direkt stromaufwärtig angrenzenden Formatbereich erwärmen zu können. Vorzugsweise ist ein Segment, dessen Längserstreckung parallel zur Quererstreckung des Heizelementes verläuft, unmittelbar benachbart zu der Formstation vorgesehen.
Vorzugsweise ist, bezogen auf die Laufrichtung der Materialbahn, das Heizelement stromaufwärts von der Formstation vorgesehen und/oder die Längserstreckungsrichtung des Heizelements erstreckt sich parallel zu der Laufrichtung der Materialbahn. Vorzugsweise wird die tiefgezogene Mate rial bahn in der Formstation gekühlt. Besonders bevorzugt wird insbesondere die Ausformung (Matrize) gekühlt, besonders bevorzugt schnell gekühlt.
Die Aufgabe wird auch mit einem Verfahren zum Aufheizen einer Materialbahn gelöst, bei dem die Materialbahn zum Aufheizen in Kontakt zu einem Heizelement gebracht wird, wobei bei Berührung der Materialbahn mit dem Heizelement ein Energieschub in die Materialbahn eingetragen wird.
Die zu diesem Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemachten Ausführungen gelten für die anderen Gegenstände gleichermaßen und umgekehrt. Merkmale dieses Gegenstands der vorliegenden Erfindung können in andere Gegenstände aufgenommen werden und umgekehrt.
Dieser Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufheizen einer Materialbahn, beispielsweise in einer Verpackungsmaschine, insbesondere in einer sogenannten „Form-Fill-Seal“-Verpackungsmaschine.
Bei der Materialbahn handelt es sich vorzugsweise um eine Kunststofffolie, insbesondere eine sogenannte Monofolie, die weiter oben detailliert offenbart wird.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist sichergestellt, dass die Materialbahn schnell und innerhalb eines engen Temperaturfensters gleichmäßig erhitzt wird.
Die Erwärmung der Materialbahn mittels des Heizelementes erfolgt vorzugsweise durch Strahlung und/oder Wärmeleitung.
Erfindungsgemäß erfolgt der Energieeintrag zur Erwärmung der Materialbahn mittels eines Energieschubs, der insbesondere einsetzt, sobald die Materialbahn das Heizelement berührt. Bei einem Energieschub im Sinne der Erfindung werden innerhalb von 30% der Aufheizzeit mindestens 40, vorzugsweise mindestens 50, noch mehr bevorzugt mindestens 60% der Heizenergie auf die Materialbahn übertragen.
Die dafür benötigte Energiemenge kann durch eine erhöhte Energiemenge, die in dem Heizelement gespeichert ist und/oder durch einen elektronischen Booster zur Verfügung gestellt werden. Der Booster wirkt vorzugsweise in zwei Zeitabschnitten und vorzugsweise darin unterschiedlich. Der Booster im ersten Zeitabschnitt wird vorzugsweise zusammen bzw. mit Anliegen des Signals „Vorzug Start“ gestartet und endet vorzugsweise, wenn Unter- und Oberwerkzeug geschlossen sind, nachdem sie zuvor aufeinander zubewegt worden sind. Vorzugsweise in dem Moment, in dem die Materialbahn nun das Heizelement berührt, startet der zweite Zeitabschnitt, der vorzugsweise am Ende der Beheizung der Materialbahn, wenn das Belüften startet und sich die Materialbahn vom Heizelement ablöst, kurz bevor Unter- und Oberwerkzeug öffnen, endet.
Während des ersten Zeitabschnitts erhöht der Booster die Temperatur des Heizelements beispielsweise 100°C auf 135-137°C, was beispielsweise der kritischen Folientemperatur von PP-Folie entspricht, oder besonders bevorzugt mit etwas Wärmeüberhang sogar auf 138° oder 139°C. Der Wärmeüberhang über die kritische Folientemperatur hinaus wird realisiert, um möglichst schnell viel Energie in die Folie eintragen zu können, ohne dass die Folie dabei überhitzt wird. Der erste Zeitabschnitt dauert beispielsweise nur ca. 1 - 1 ,5 Sekunden.
Während des zweiten Zeitabschnitts gleicht der Booster den Wärmeabfluss durch die üblicherweise vor dem Kontakt nur mit Umgebungstemperatur beaufschlagte Materialbahn aus, die schnell Energie vom erhitzten Heizelement entnimmt, so dass Energie auch schnell in das Heizelement nachgeführt werden muss, damit die Zieltemperatur in der Materialbahn von beispielsweise 135-137°C sicher und schnell erreicht wird. Die Dauer des zweiten Zeitabschnitts ist insbesondere abhängig von der Dicke der Materialbahn, wobei als Richtwert pro 100 pm Dicke der Materialbahn eine Dauer von ca. 1 Sekunde anzusetzen ist, also bei 400 pm Dicke eine Dauer von ca. 4 Sekunden benötigt wird.
Weiterhin erfindungsgemäß oder bevorzugt wird eine Materialbahn, insbesondere eine Monofolie, die eine maximal zulässige Erhitzungstemperatur aufweist, bei dem erfindungsgemäßen oder bevorzugten Verfahren erwärmt, wobei die Temperatur des Heizelements zumindest temporär höher als die zulässige Erhitzungstemperatur der Materialbahn sein kann. Vorzugsweise ist die Temperatur des Heizelementes insbesondere vor der Berührung des Heizelementes und der Materialbahn über die maximal zulässige Temperatur der Materialbahn erhöht und wird bei der Berührung vorzugsweise abgesenkt, vorzugsweise unter die maximal zulässige Temperatur der Materialbahn zumindest temporär reduziert. Noch ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Verpackungsmulde, bei dem eine Materialbahn mit dem erfindungsgemäßen und/oder bevorzugten Verfahren erwärmt und dann die Mulde eingeformt wird.
Die zu diesem Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemachten Ausführungen gelten für die anderen Gegenstände gleichermaßen und umgekehrt. Merkmale dieses Gegenstands der vorliegenden Erfindung können in andere Gegenstände aufgenommen werden und umgekehrt.
Vorzugsweise wird die Materialbahn beim und/oder nach dem Formen gekühlt. Vorzugsweise weist die Formstation dafür gekühlte Tiefziehmulden auf; d.h. die Matrize, in die die Materialbahn hineingezogen und/oder hineingedrückt wird ist vorzugsweise gekühlt.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren 1 bis 6 erläutert. Diese Erläuterungen sind lediglich beispielhaft und schränken den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht ein.
Figur 1 zeigt schematisch die erfindungsgemäße Verpackungsmaschine.
Figuren 2 - 6 zeigen jeweils eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Heizelementes, insbesondere der Verteilung der Segmente über die der Materialbahn zugewandte Fläche des Heizelementes.
Figur 1 zeigt die erfindungsgemäße Verpackungsmaschine 1, die eine Formstation 2, eine Füllstation 7 sowie eine Siegelstation 15 aufweist. Die Verpackungsmaschine kann eine sogenannter Thermoformer sein. Eine Untermaterialbahn 8, hier eine Kunststofffolie 8, insbesondere eine Monofolie aus PP, PE oder PET, wird von einer Vorratsrolle abgezogen und taktweise entlang der erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine von rechts nach links transportiert. Bei jedem Takt wird die Untermaterialbahn 8 um eine Formatlänge/Vorschublänge weitertransportiert. Dafür weist die Verpackungsmaschine zwei Transportmittel 21 (siehe Fig. 5), in dem vorliegenden Fall jeweils zwei Endlosketten, auf, die rechts und links von der Untermaterialbahn 8 angeordnet sind. Sowohl am Anfang als auch am Ende der Verpackungsmaschine ist für jede Kette jeweils mindestens ein Zahnrad vorgesehen, um das die jeweilige Kette umgelenkt wird. Mindestens eines dieser Zahnräder ist angetrieben. Die Zahnräder im Eingangsbereich und/oder im Ausgangsbereich können miteinander, vorzugsweise durch eine starre Welle, verbunden sein. Jedes Transportmittel weist eine Vielzahl von Klemmmitteln/Greifern auf, die die Untermaterialbahn 8 im Einlaufbereich klemmend ergreifen und die Bewegung des Transportmittels auf die Untermaterialbahn 8 übertragen. Im Auslaufbereich der Verpackungsmaschine wird die klemmende Verbindung zwischen dem Transportmittel und der Untermaterialbahn 8 wieder gelöst. Stromabwärts von dem Einlaufbereich und stromaufwärts von der Formstation 2 ist ein Heizelement vorgesehen, das die Untermaterialbahn 8 erwärmt, insbesondere wenn diese stillsteht. Die Formstation 2 weist ein Unterwerkzeug 4 und ein Oberwerkzeug 3 auf. Das Unterwerkzeug 4 kann, wie durch den Doppelpfeil angedeutet, auf- und ab-bewegt werden, wobei es zum Formen nach oben in Richtung der Untermaterialbahn 8 und zum Weitertransport der Untermaterialbahn 8 nach unten bewegt wird. In der angehobenen Stellung wird die Untermaterialbahn vorzugsweise zwischen den beiden Werkzeugen 3, 4 geklemmt. Das Unterwerkzeug 4 kann auf einem Hubtisch 5 angeordnet sein, der, wie durch den Doppelpfeil symbolisiert wird, vertikal verstellbar sein kann, um die oben beschriebene Bewegung des Unterwerkzeugs zu erzeugen. Im weiteren Verlauf der Verpackungsmaschine werden die hier angedeuteten in die Untermaterialbahn geformten Verpackungsmulden 6 oder die Untermaterialbahn 8 dann in der Füllstation 7 mit dem Verpackungsgut 16 belegt. In der sich daran anschließenden Siegelstation 15, die ebenfalls aus einem Oberwerkzeug 12 und einem gegebenenfalls vertikal verstellbaren Unterwerkzeug 11 besteht, wird eine Oberfolie 14 stoffschlüssig durch Siegeln an der Untermaterialbahn 8 befestigt. Dadurch wird die Bewegung der Untermaterialbahn 8 auf die Obermaterialbahn 14 übertragen. Auch in der Siegelstation werden das Oberwerkzeug und/oder wahlweise das Unterwerkzeug vor und nach jedem Folientransport abgesenkt bzw. angehoben. Auch die Oberfolie 14 kann in Transportmitteln geführt sein bzw. von Transportketten transportiert werden, wobei sich diese Transportmittel dann nur vor der Siegelstation und ggf. stromaufwärts erstrecken. Ansonsten gelten die Ausführungen, die zu den Transportmitteln der Unterfolie gemacht wurden. Auch die Oberfolie kann mit einem Heizelement angewärmt und/oder tiefgezogen werden. Für das Siegeln ist als Unterwerkzeug 11 beispielweise ein Siegelrahmen vorgesehen, der pro Verpackungsmulde eine Öffnung aufweist, in die die gegebenenfalls vorhandene Verpackungsmulde beim Siegeln, d.h. bei der Aufwärtsbewegung des Untersiegelwerkzeugs, eintaucht. Zum Siegeln werden die Ober- und die Untermaterialbahn zwischen dem Ober- und dem Unterwerkzeug 12, 11 zusammengepresst und verbinden sich unter dem Einfluss von Wärme und Druck. Nach dem Siegeln werden die Werkzeuge 11 , 12 wieder vertikal auseinanderbewegt. Zwischen der Vorratsrolle der Obermaterialbahn 14 und dem Siegelwerkzeug kann ein Tänzer, beispielsweise ein Rotationstänzer vorgesehen sein, der die Materialbahn 14 möglichst auf einer konstanten Spannung hält. Der Fachmann versteht, dass auch im Bereich der Untermaterialbahn 8 vorzugsweise ein Tänzer vorgesehen ist, vorzugsweise stromabwärts von der Vorratsrolle. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Tänzer um einen Lineartänzer. Vor und/oder beim Siegeln der Obermaterialbahn an die Untermaterialbahn erfolgt in jeder Verpackungsmulde vorzugsweise ein Gasaustausch. Dafür wird die in der Verpackungsmulde vorhandene Luft zunächst teilweise abgesaugt und/oder durch ein Austauschgas ersetzt. Dafür können im Bereich jedes Formats in die Untermaterialbahn 8 im Bereich der Transportketten Löcher in die Untermaterialbahn eingebracht werden, durch die die Luft zwischen den Materialbahnen 8, 14 abgesaugt und/oder das Austauschgas eingeblasen wird. Im weiteren Verlauf der Verpackungsmaschine werden die fertiggestellten Verpackungen vereinzelt, was z.B. mit dem Querschneider 18 und dem Längsschneider 17 erfolgt. Der Querschneider 18 ist in dem vorliegenden Fall ebenfalls mit einer Hubeinrichtung 9 anhebbar bzw. absenkbar. Gemäß einer anderen Ausführungsform weist das Siegelwerkzeug 11 , 12 eine Stanze auf, die die Unter- und die Obermaterialbahn vorm, beim und/oder nach dem Siegeln durchtrennt. Vorzugsweise werden bei jedem Takt mehrere Verpackungen gleichzeitig hergestellt, die in einem sogenannten Format als Matrix angeordnet sind. Vorzugsweise weist das Heizelement 19 Mittel auf, mit denen der Kontakt zwischen der Materialbahn und der Oberfläche des Heizelementes hergestellt oder verbessert werden kann. Derartige Mittel sind beispielsweise Unterdruckdüsen, die die Materialbahn in Richtung der Oberfläche des Heizelementes saugen.
Vorzugsweise weist das Heizelement eine Platte auf, die auf/an einem Träger vorgesehen sein kann. Das Heizelement stellt die Wärmeenergie zur Verfügung, mit der die Materialbahn erwärmt wird. Eine Platte im Sinne der Erfindung ist nicht notwendigerweise jedoch bevorzugt ein flaches zweidimensionales Objekt. Sie kann auch gewölbt oder anders 3- dimensional geformt sein. Die Platte kann direkt mit dem Träger verbunden sein. Vorzugsweise ist jedoch zwischen der Platte und dem Träger eine Wärmeisolierung vorgesehen, beispielsweise aus einem sehr festen, wärmeisolierenden Werkstoff. Alternativ besteht die Platte selbst zumindest im Wesentlichen aus Wärmeisolierung. Erfindungsgemäß weist das Heizelement Segmente auf, die die Heizleistung zur Verfügung stellen. Auf der der zu heizenden Materialbahn zugewandten Seite des Heizelementes weist das Heizelement vorzugsweise ein Abdeckelement, vorzugsweise aus einem Werkstoff mit einer guten Wärmeleitfähigkeit, insbesondere Metall, vorzugsweise Aluminium oder Edelstahl auf, das die Platte und/oder die Segmente abdeckt und somit schützt. Die zu erwärmende Materialbahn liegt vorzuweise vollflächig an dem Heizelement insbesondere dem Abdeckelement oder den Segmenten an. Vorzugsweise besteht zwischen den Segmenten und dem Abdeckelement ein direkter und vorzugsweise vollflächiger Kontakt. Das Heizelement kann demnach vorzugsweise aus einer Platte, einem Träger, mehreren Segmenten und einem Abdeckelement bestehen, wobei zusätzlich eine Wärmeisolierung auf der Rückseite der Segmente vorgesehen sein kann oder der Träger und/oder die Platte zumindest teilweise als Wärmeisolierung ausgebildet ist. Derartige Heizelemente sind in den Figuren 2 - 6 schematisch dargestellt. Das Heizelement 19 ist bezogen auf die Laufrichtung 20 der Materialbahn 8 stromaufwärts von der Formstation vorgesehen, wobei der Abstand A zwischen der Formstation und dem Heizelement vorzugsweise möglichst gering, vorzugsweise 0,5 - 1 mm beträgt. Die Werkzeuge in der Formstation sind vorzugsweise gekühlt. Das Heizelement weist eine Längserstreckung L, die sich parallel zu der Laufrichtung 20 und eine Quererstreckung Q, die sich quer zur Laufrichtung 20 erstreckt, auf. Das Heizelement weist eine Vielzahl von Segmenten 21 - 28 auf. Segmente im Sinne der Erfindung sind Bereiche bzw. Zonen des Heizelementes, die eine unterschiedliche Ist-Temperatur aufweisen und/oder mit einer unterschiedlichen Solltemperatur geregelt/gesteuert werden und/oder bei denen unterschiedliche Wärmeenergiemengen und/oder Wärmeenergieleistungen auf die Materialbahn übertragen werden. Jedes Segment weist mindesten vorzugsweise eine Vielzahl von Heizmitteln auf.
Das Heizelement weist vorzugsweise eine Steuerung/Regelung auf, die die Heizmittel, der Segmente ansteuern. Dieser Steuerung/Regelung kann beispielsweise eine maximal zulässige Erhitzungstemperatur der Materialbahn vorgegeben werden, die z.B. als Sollwert für die Steuerung/Regelung eingesetzt werden kann.
Figur 2 zeigt eine Draufsicht einer erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Heizelementes, das in dem vorliegenden Fall sechs Segmente 21 , 22, 23a, 24a, 25a, 26a aufweist. Die Segmente 21 , 22 sind die Segmente im Zentral bereich des Heizelementes und die Segmente 23a - 26a sind die Heizflächen im Randbereich des Heizelementes, jeweils bezogen auf dessen Flächenausdehnung parallel zur Transportebene der Materialbahn. Es ist deutlich zu erkennen, dass die Länge der Segmente 23a, 24a, deren Längserstreckungsrichtung parallel zu der Transportrichtung der Materialbahn verläuft, sich zumindest im Wesentlichen über die gesamte Länge L des Heizelementes erstreckt und dass die Länge der Segmente 25a, 26a, deren Längserstreckungsrichtung quer zu der Transportrichtung der Materialbahn verläuft, sich nicht über die gesamte Breite Q des Heizelementes erstrecken. Die Solltemperaturen der Segmente und/oder die Energiezufuhr werden vorzugsweise so eingestellt bzw. gesteuert/geregelt, dass:
T26 > T22 und/oder T22 = T21 und/oder T26 > T25, vorzugsweise T22 < T25 und/oder T23 = T24 und/oder T23 und/oder T24 > T22 und/oder T21
E26 > E22 und/oder
E22 = E21 und/oder
E26 > E25, vorzugsweise E22 < E25 und/oder E23 = E24 und/oder
E23 und/oder E24 > E22 und/oder E21
Mindestens eine vorzugsweise eine Mehrzahl, insbesondere alle der zu diesem Beispiel genannten Bedingungen sollten vorzugsweise erfüllt sein.
Bezüglich Figur 3 kann im Wesentlichen auf die Ausführungen gemäß Figur 2 Bezug genommen werden, wobei bei dieser Ausführungsform die Länge der Segmente 23b, 24b, deren Längserstreckungsrichtung parallel zu der Transportrichtung der Materialbahn verläuft, sich nicht über die gesamte Länge L des Heizelementes erstreckt und dass die Länge der Segmente 25a, 26a, deren Längserstreckungsrichtung quer zu der Transportrichtung der Materialbahn verläuft, sich zumindest im Wesentlichen über die gesamte Breite Q des Heizelementes erstreckt. Die Solltemperaturen der Segmente und/oder die Energiezufuhr werden vorzugsweise so eingestellt bzw. gesteuert/geregelt, dass:
T26 > T21 und/oder T22, und/oder
T26 > T23 und/oder T22 = T21 und/oder T26 > T25 und/oder T25 > T21 und/oder T22, und/oder T23 = T24 und/oder T23 und/oder T24 > T21 und/oder T22
E26 > E22 und/oder E26 > E23 und/oder E22 = E21 und/oder E26 > E25 und/oder E25 > E21 und/oder E22, und/oder E23 = E24 und/oder E23 und/oder E24 > E21 und/oder E22
Mindestens eine vorzugsweise eine Mehrzahl, insbesondere alle der zu diesem Beispiel genannten Bedingungen sollten vorzugsweise erfüllt sein.
Bezüglich Figur 4 kann im Wesentlichen auf die Ausführungen gemäß Figuren 2 und 3 Bezug genommen werden. In dem vorliegenden Fall weist das Heizelement 19 Ecksegmente 27, 27a bis 27d auf, mit denen eine besonders homogene Erwärmung der Materialbahn 8 möglich ist. Des Weiteren sind im Zentralbereich vorzugsweise drei Segmente 21, 22, 28 vorgesehen. Die Solltemperaturen der Segmente und/oder die Energiezufuhr werden vorzugsweise so eingestellt bzw. gesteuert/geregelt, dass:
T26C > T22a und/oder
T26C > T23b und/oder
T27a, b > T26, 26C und/oder T22 = T2ia und/oder T22a und/oder T28 = T2ia und/oder
T26C > T25b, vorzugsweise T22a > T25 und/oder
T23b = T24b und/oder
T27a = T27b und/oder
T27C = T27d und/oder
T27a > T27C und/oder
T27b > T27d und/oder
T27b > T27C und/oder
T27a > T27d und/oder
T23b und/oder T24b > T22a und/oder T2ia und/oder T28
E26C > E22a und/oder
E26C > E23b und/oder
E27a, b > E26C und/oder
E22a > E2ia und/oder T22a und/oder E28 > E2ia und/oder
E26C > E25b, vorzugsweise E22a > E25b und/oder
E23b = E24b und/oder
E27a = E27b und/oder
E27C = E27d und/oder
E27a > E27C und/oder
E23b und/oder E24b > E22a und/oder E2ia und/oder E28
Mindestens eine vorzugsweise eine Mehrzahl, insbesondere alle der zu diesem Beispiel genannten Bedingungen sollten vorzugsweise erfüllt sein.
Bezüglich Figur 5 kann im Wesentlichen auf die Ausführungen gemäß Figuren 2 bis 4 Bezug genommen werden. In dem vorliegenden Fall weist das Heizelement 19 drei Segmente 21b, 29 und 26d auf, von denen ein Segment 21b im Zentralbereich des Heizelementes und zwei Segmente im Randbereich vorgesehenen sind, wobei von den zwei Segmenten im Randbereich ein U-förmiges Segment 29 und ein Segment 26d zwischen den beiden Enden der offenen Schenkel des U-förmigen Segments 29 vorgesehen sind. Die Solltemperaturen der Heizelemente und/oder die Energiezufuhr werden vorzugsweise so eingestellt bzw. gesteuert/geregelt, dass:
T29 > T2ib und/oder T26d > T2ib und/oder T26d > T29
E29 > E2ib und/oder E26d > E2ib und/oder E26d > E29
Mindestens eine vorzugsweise eine Mehrzahl, insbesondere alle der zu diesem Beispiel genannten Bedingungen sollten vorzugsweise erfüllt sein. Bezüglich Figur 6 kann im Wesentlichen auf die Ausführungen gemäß Figuren 2 bis 5 Bezug genommen werden. In dem vorliegenden Fall weist das Heizelement 19 zwei Segmente 21c und 30 auf, von denen ein Segment 21c im Zentral be re ich des Heizelementes und ein Segment 30 im Randbereich vorgesehenen ist, das das eine Segment 21c im Zentralbereich zumindest im Wesentlichen vollumfänglich umhüllt. Die Solltemperaturen der Heizelemente und/oder die Energiezufuhr werden vorzugsweise so eingestellt bzw. gesteuert/geregelt, dass:
T30 > T21 C
E30 > E21 C
Mindestens eine vorzugsweise eine Mehrzahl, insbesondere alle der zu diesem Beispiel genannten Bedingungen sollten vorzugsweise erfüllt sein.
Bezugszeichenliste:
1 Verpackungsmaschine
2 Formstation, Tiefziehstation
3 Oberwerkzeug der Tiefziehstation
4 Unterwerkzeug der Tiefziehstation
5 Hubtisch, Träger eines Werkzeugs der Siegel-, Tiefziehstation und/oder der
Schneideinrichtung
6 Verpackungsmulde
7 Füllstation, Einlegestation
8 Materialbahn, Untermaterialbahn
9 Hubeinrichtung, Hub
10 Zentral be re ich des Heizelementes
11 Unterwerkzeug der Siegelstation
12 Oberwerkzeug der Siegelstation
13 Unterteil des Materialbahnklemmmittels
14 Obermaterialbahn, Deckelmaterialbahn
15 Siegelstation
16 Verpackungsgut
17 Längsschneider
18 Querschneider
19 Heizelement
20 Laufrichtung
21 - 21c Segment im Zentralbereich
22 Segment im Zentralbereich
23, 23a, 23b Segment, Randbereich in Längserstreckungsrichtung
24, 24a, 24b Segment, Randbereich in Längserstreckungsrichtung
25, 25a, 25b Segment, Einlaufbereich
26 - 26d Segment, an den Tiefzug angrenzende Fläche oder Heizsegment im Auslaufbereich
27 - 27d Segment, Eckzone
28 Segment im Zentralbereich
29 Segment, U-förmiges Segment
30 Segment, Segment im Randbereich das ein Heizflächenelement im
Zentralbereich umhüllt, rahmenförmiges rechteckiges Segment
A Abstand zwischen der Formstation und dem Heizelement L Längserstreckung des Heizelementes
Q Quererstreckung des Heizelementes
Tx Solltemperatur des Heizsegments x
Ex Energiezufuhr des Heizelementes x

Claims

Patentansprüche:
1. Heizelement (19) zur Heizung des Verpackungsmaterials, insbesondere einer Monokunststofffolie, in einer Verpackungsmaschine mit einer Vielzahl von Segmenten (21 - 30), die individuell beheizbar sind, wobei das Heizelement eine Längserstreckungsrichtung (L) und eine Quererstreckungsrichtung (Q) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement mindestens drei Segmente (21 - 30) aufweist, von denen mindestens ein Segmente (23 - 27d, 29, 30) im Randbereich des Heizelementes und mindestens ein Segment (21 - 22, 28) im Zentral bereich (10) des Heizelementes vorgesehenen sind.
2. Heizelement (19) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ein - acht Segment(e) im Randbereich und mindestens ein Segment, vorzugsweise zwei oder drei, noch mehr bevorzugt vier Segmente im Zentral bereich des Heizelementes aufweist.
3. Heizelement (19) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es vier Segmente (21 - 30) aufweist, wobei: drei Segmente (23 - 27d, 29, 30) im Randbereich und ein Segment (21 - 22, 28) im Zentral be re ich vorgesehen sind oder zwei Segmente (23 - 27d, 29, 30) im Randbereich und zwei Segmente (21 - 22, 28) im Zentral be re ich vorgesehen sind oder ein Segment (23 - 27d, 29, 30) im Randbereich und drei Segmente (21 - 22, 28) im Zentral be re ich vorgesehen sind.
4. Heizelement (19) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es fünf Segmente (21 - 30) aufweist, wobei: vier Segmente (23 - 27d, 29, 30) im Randbereich und ein Segment (21 - 22, 28) im Zentral be re ich vorgesehen sind oder drei Segmente (23 - 27d, 29, 30) im Randbereich und zwei Segment (21 - 22, 28) im Zentral be re ich vorgesehen sind oder zwei Segmente (23 - 27d, 29, 30) im Randbereich und drei Segmente (21 - 22, 28) im Zentral be re ich vorgesehen sind oder ein Segment (23 - 27d, 29, 30) im Randbereich und vier Segmente (21 - 22, 28) im Zentral be re ich vorgesehen sind. Heizelement (19) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sechs Segmente (21 - 30) aufweist, wobei: mindestens drei Segmente (23 - 27d, 29, 30) im Randbereich und höchstens drei Segmente (21 - 22, 28) im Zentral bereich vorgesehen sind oder drei Segmente (23 - 27d, 29, 30) im Randbereich und drei Segmente (21 - 22, 28) im Zentral be re ich vorgesehen sind oder höchstens zwei Segmente (23 - 27d, 29, 30) im Randbereich und mindestens vier Segmente (21 - 22, 28) im Zentralbereich vorgesehen sind. Heizelement (19) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sieben Segmente (21 - 30) aufweist, wobei: mindestens drei Segmente (23 - 27d, 29, 30) im Randbereich und höchstens vier Segment (21 - 22, 28) im Zentralbereich vorgesehen sind oder drei Segmente (23 - 27d, 29, 30) im Randbereich und vier Segmente (21 - 22,
28) im Zentral be re ich vorgesehen sind oder vier Segmente (23 - 27d, 29, 30) im Randbereich und drei Segmente (21 - 22,
28) im Zentral be re ich vorgesehen sind oder höchstens sechs Segmente (23 - 27d, 29, 30) im Randbereich und mindestens ein Segment (21 - 22, 28) im Zentralbereich vorgesehen sind. Heizelement (19) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es acht Segmente (21 - 30) aufweist, wobei: mindestens vier Segmente (23 - 27d, 29, 30) im Randbereich und höchstens vier Segment (21 - 22, 28) im Zentralbereich vorgesehen sind oder fünf Segmente (23 - 27d, 29, 30) im Randbereich und drei Segmente (21 - 22,
28) im Zentral be re ich vorgesehen sind oder vier Segmente (23 - 27d, 29, 30) im Randbereich und vier Segmente (21 - 22,
28) im Zentral be re ich vorgesehen sind oder höchstens sechs Segmente (23 - 27d, 29, 30) im Randbereich und mindestens zwei Segment (21 - 22, 28) im Zentralbereich vorgesehen sind. Heizelement (19) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, es im Randbereich Ecksegmente (27) aufweist. Heizelement (19) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Segment (30) im Randbereich das mindestens eine Segment (21c) im Zentralbereich, zumindest im Wesentlichen vollumfänglich, vorzugsweise vollumfänglich, umhüllt. Heizelement (19) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es im Randbereich ein U-förmiges Segment (29) aufweist und ein weiteres Segment (26) an oder zwischen den beiden Enden der offenen Schenkel des U-förmigen Segments (29) vorgesehen ist. Heizelement (19) nach einem der voranstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Segment eine Vielzahl von Heizmitteln aufweist. Heizelement (19) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelemente nicht äquidistant verteilt sind. Heizelement (19) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Steuerung/Regelung, mit der eine Solltemperatur und/oder ein Energieeintragswerte für die Segmente (21 - 28) vorgegeben werden können, aufweist. Heizelement (19) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung/Regelung für das Segment (26) eine höhere Solltemperatur und/oder einen höheren Energieeintrag vorsieht als für das Segment (25) und/oder für die Segmente (21 , 22, 28) im Zentralbereich. Heizelement (19) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (21 , 22, 28) im Zentralbereich des Heizelementes eine unterschiedliche Solltemperatur und/oder einen unterschiedlichen Energieeintrag aufweisen. Heizelement (19) nach einem der Ansprüche 13 - 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Solltemperatur und/oder der Energieeintragswerte für die Segmente (23, 24) im Randbereich des Heizelementes gleich ist. Heizelement (19) nach einem der Ansprüche 13 - 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung/Regelung für die Segmente (27) im Eckbereich des Heizelementes eine höhere Solltemperatur und/oder einen höheren Energieeintrag vorsieht als für das Segment (25, 26) und/oder die Segmente (21 , 22, 28) und/oder das Segment (23, 24). Heizelement nach einem der Ansprüche 13 - 17, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Solltemperatur für mindestens ein, vorzugsweise alle Segmente während eines Heizzyklus ändert. Heizelement, insbesondere nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es einen elektronischen Booster aufweist, mit dem kurzeitig ein unabhängig von der Solltemperatur erhöhter Energieeintrag in das jeweilige Heizelement erfolgt. Verpackungsmaschine (1) mit einer Formstation (2), einer Füllstation (7), einer Siegelstation und einem Längs- und/oder Querschneider (17, 18), wobei eine Materialbahn (8) entlang einer Laufrichtung (20), insbesondere taktweise, transportierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Heizelement gemäß einem der voranstehenden Ansprüche aufweist. Verpackungsmaschine (1) dadurch gekennzeichnet, dass, bezogen auf die Laufrichtung (20) der Materialbahn, das Heizelement (19) stromaufwärts von der Formstation (2) und/oder in der Formstation (2) vorgesehen ist und/oder sich die Längserstreckungsrichtung (L) parallel zu der Laufrichtung (20) erstreckt. Verpackungsmaschine (1) nach einem der Ansprüche 20 oder 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Formstation gekühlte Tiefziehmulden aufweist. Verpackungsmaschine (1), nach einem der Ansprüche 20 - 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Segment (26) unmittelbar benachbart zu der Formstation vorgesehen ist. Verfahren zum Aufheizen einer Materialbahn, wobei die Materialbahn zum Aufheizen in Kontakt zu einem Heizelement gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei Berührung der Materialbahn mit dem Heizelement ein Energieschub in die Materialbahn eingetragen wird. Verfahren nach Anspruch 24 oder nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 24, wobei eine Materialbahn, insbesondere eine Monofolie, mit einer maximal zulässigen Erhitzungstemperatur verarbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Heizelements zumindest temporär höher als die zulässige Erhitzungstemperatur der Materialbahn. Verfahren zur Herstellung einer Verpackungsmulde (6), dadurch gekennzeichnet, dass eine Materialbahn mit dem Verfahren gemäß den Ansprüchen 24 und 25 erwärmt und dann die Mulde eingeformt wird. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbahn beim Formen gekühlt wird.
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