NL9300868A

NL9300868A - Method and apparatus for testing the airtightness of packaging

Info

Publication number: NL9300868A
Application number: NL9300868A
Authority: NL
Original assignee: Holleman B V Maschf
Priority date: 1993-05-19
Filing date: 1993-05-19
Publication date: 1994-12-16
Also published as: NL193430C; NL193430B

Abstract

According to the invention, a method for testing the airtightness of packaging comprises a reduction of the air pressure around the packaging, application of a mechanical pressure to the packaging, and determination of the compression of the packaging under the influence of the mechanical pressure applied. The method can be implemented with the aid of a device which is provided with a chamber to accommodate a packaging to be tested, means for generating the negative pressure (partial vacuum) in the chamber, a movable pressure member which is located in the chamber and is able to engage the packaging with a specific force, and measuring elements which record a displacement of the pressure member.

Description

Werkwijze en inrichting voor het testen van de luchtdichtheid van verpakkingenMethod and device for testing the airtightness of packaging

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het testen van de luchtdichtheid van verpakkingen. Daarnaast heeft de uitvinding tevens betrekking op een inrichting voor het uitvoeren van deze werkwijze.The invention relates to a method for testing the airtightness of packages. In addition, the invention also relates to a device for performing this method.

Het is bekend, dat een keur aan produkten, al dan niet onder toevoeging van een beschermende atmosfeer uit inert gas, in een luchtdichte verpakking wordt verpakt. Het in goede staat verkeren van de verpakking, dat wil zeggen de mate van luchtdichtheid daarvan, is van belang voor de houdbaarheid van het produkt. Hoe beter de luchtdichtheid van de verpakking, des te langer is de houdbaarheidsduur van het verpakte produkt, en kan dit bijvoorbeeld over een groter afzetgebied worden verspreid.It is known that a variety of products are packaged in an airtight packaging, with or without the addition of a protective atmosphere of inert gas. The condition of the packaging, that is to say the degree of airtightness thereof, is important for the shelf life of the product. The better the airtightness of the packaging, the longer the shelf life of the packaged product and the longer it can be spread over a larger sales area, for example.

Voor een producent is het belangrijk om de mate van luchtdichtheid van verpakkingen te controleren. Een gebruikelijke methode hiervoor omvat momenteel het steekproefsgewijs testen van verpakkingen. Hiertoe kan een verpakking bijvoorbeeld worden aangeprikt en inwendig worden opgeblazen. Eventuele lekkages kunnen hierdoor worden opgespoord. Een dergelijke verpakking is, ongeacht of wel of geen lekkages worden gevonden, voor verdere verkoop ongeschikt. Bij het vinden van lekkages worden ook andere verpakkingen uit dezelfde produktiereeks veiligheidshalve afgekeurd voor verkoop. Een andere methode omvat het onderdompelen van de verpakkingen in water, waarna door het uitoefenen van druk op de verpakking eventueel ontstane gasbellen duiden op de aanwezigheid van lekken.It is important for a producer to check the degree of airtightness of packaging. A common method for this currently involves random testing of packaging. For this purpose, a package can for instance be punctured and inflated internally. Any leaks can therefore be detected. Regardless of whether or not leaks are found, such packaging is unsuitable for further sale. When leakages are found, other packaging from the same production series is also rejected for sale for safety's sake. Another method involves immersing the packages in water, after which, by applying pressure on the package, any gas bubbles that have arisen indicate the presence of leaks.

Een voorbeeld van een bekende inrichting voor het testen van de luchtdichtheid van verpakkingen toont de Britse octrooiaanvrage 1.456.918, waarbij met een stempel op een verpakking wordt gedrukt. De mate waarin de stempel in de verpakking kan worden gedrukt vormt hierbij een aanduiding voor de aanwezigheid van lekken. Een nadeel van deze bekende inrichting is, dat hierdoor de in de verpakking aanwezige produkten eenvoudig kunnen worden beschadigd, bijvoorbeeld wanneer dit gevoelige produkten zoals chips of dergelijke betreft.An example of a known device for testing the airtightness of packages shows British patent application 1,456,918, in which a stamp is printed on a package. The extent to which the stamp can be pressed into the packaging hereby indicates the presence of leaks. A drawback of this known device is that it can easily damage the products present in the packaging, for instance when it concerns sensitive products such as chips or the like.

Een ander voorbeeld van een dergelijke inrichting toont het Amerikaanse octrooischrift 3.027.753, waarbij de verpakking in een afgesloten ruimte wordt gebracht, waarin een gedeeltelijk vacuüm heerst. Eventueel via lekken uit de verpakking naar buiten tredende gassen kunnen door een op de ruimte aangesloten gassensor worden gedetecteerd. Een belangrijk nadeel van deze bekende inrichting is, dat door het aangebrachte gedeeltelijke vacuüm de overdruk in de verpakking tot een grote belasting van eventuele lasnaden leidt, waardoor deze kunnen bezwijken. Tevens is het detecteren van eventueel naar buiten tredende gassen moeilijk en kan dit leiden tot fouten.Another example of such a device is shown in U.S. Pat. No. 3,027,753, in which the package is placed in an enclosed space in which a partial vacuum prevails. Gases escaping through leaks from the packaging can be detected by a gas sensor connected to the room. An important drawback of this known device is that, due to the applied partial vacuum, the overpressure in the packaging leads to a large load on any welding seams, whereby these can collapse. It is also difficult to detect any exiting gases and this can lead to errors.

Het Amerikaanse octrooischrift 3.091.114 toont een verpakking, die in een afgesloten ruimte door een stempel wordt belast. Eventueel naar buiten tredende gassen worden door een gassensor geregistreerd. Deze bekende inrichting bezit de nadelen van de twee eerder genoemde bekende inrichtingen.U.S. Pat. No. 3,091,114 discloses a package which is loaded by a punch in a closed space. Any escaping gases are registered by a gas sensor. This known device has the drawbacks of the two aforementioned known devices.

Tenslotte toont het Amerikaanse octrooischrift 3.117.441 een testinrichting, waarbij een verpakking in een ruimte wordt gebracht, die gedeeltelijk wordt geëvacueerd. De uitzetting van de verpakking en de resulterende beweging van een op de verpakking rustende arm vormt een aanduiding voor het al dan niet aanwezig zijn van lekken in de verpakking. Bij het gebruik van deze bekende inrichting kunnen opnieuw ontoelaatbare belastingen ontstaan op de lasnaden van de verpakking.Finally, U.S. Pat. No. 3,117,441 discloses a testing device in which a package is placed in a space that is partially evacuated. The expansion of the package and the resulting movement of an arm resting on the package is indicative of the presence or absence of leaks in the package. When using this known device, inadmissible loads can again arise on the welding seams of the packaging.

De uitvinding beoogt een werkwijze en inrichting voor het testen van de luchtdichtheid van verpakkingen te verschaffen, waarmee de genoemde nadelen op eenvoudige, doch niettemin doeltreffende wijze worden opgeheven.The object of the invention is to provide a method and apparatus for testing the airtightness of packages, with which the drawbacks mentioned are eliminated in a simple, yet effective manner.

Hiertoe wordt de werkwijze volgens de uitvinding gekenmerkt door het verlagen van de luchtdruk rondom de verpakking, het uitoefenen van een mechanische druk op de verpakking en het bepalen van de indrukking van de verpakking onder invloed van de uitgeoefende mechanische druk. Door het gecombineerde effect van de verlaging van de luchtdruk rondom de verpakking en het uitoefenen van de mechanische druk op de verpakking wordt enerzijds voorkomen, dat onder invloed van de mechanische druk binnen de verpakking aanwezige produkten worden beschadigd, terwijl anderzijds wordt voorkomen dat op de lasnaden van de verpakking ontoelaatbare belastingen worden uitgeoefend. Na een aanvankelijke beginindruk-king onder invloed van de mechanische druk zal zich bij een volle- dig intacte verpakking een evenwichtssituatie instellen; wanneer evenwel lekken aanwezig zijn in de verpakking zal de indrukking van de verpakking blijven toenemen. Een dergelijke blijvende toename is dan een ondubbelzinnige aanwijzing voor de aanwezigheid van lekken.To this end, the method according to the invention is characterized by lowering the air pressure around the package, exerting a mechanical pressure on the package and determining the compression of the package under the influence of the applied mechanical pressure. The combined effect of the reduction of the air pressure around the packaging and the application of the mechanical pressure to the packaging, on the one hand, prevents products present under the influence of the mechanical pressure within the packaging from being damaged, while, on the other hand, prevents welding seams impermissible loads are exerted on the packaging. After an initial initial impression under the influence of the mechanical pressure, an equilibrium situation will arise with fully intact packaging; however, if leaks are present in the package, the compression of the package will continue to increase. Such a persistent increase is then an unambiguous indication of the presence of leaks.

Met behulp van deze werkwijze is het mogelijk om alle, een produktielijn verlatende, verpakkingen te controleren. Het is niet langer nodig om steekproefsgewijs te werk te gaan. Hierdoor behoeven ook slechts die verpakkingen te worden verwijderd, die niet intact zijn gebleken. Het uitvalpercentage zal hierdoor aanzienlijk lager zijn dan bij gebruikmaking van de bekende testmethoden .With this method it is possible to check all packages leaving a production line. It is no longer necessary to proceed by sampling. As a result, only those packages need to be removed that have not been found to be intact. As a result, the failure rate will be considerably lower than when using the known test methods.

De inrichting volgens de uitvinding wordt gekenmerkt door een kamer voor het opnemen van een te testen verpakking, middelen om in de kamer een onderdruk op te wekken, een zich in de kamer bevindend beweegbaar drukorgaan, dat met een bepaalde kracht kan aangrijpen op de verpakking en een verplaatsing van het drukorgaan registrerende meetorganen. Het drukorgaan oefent de mechanische druk op de verpakking uit, en een verplaatsing van het drukorgaan duidt op een indrukking van de verpakking onder invloed van de uitgeoefende mechanische druk, welke verplaatsing door de meetorganen wordt geregistreerd en kan worden verwerkt.The device according to the invention is characterized by a chamber for receiving a package to be tested, means for generating an underpressure in the chamber, a movable pressure member located in the chamber, which can engage the package with a certain force and a displacement of the measuring member registering measuring means. The printing member exerts the mechanical pressure on the package, and a displacement of the printing member indicates an indentation of the package under the influence of the applied mechanical pressure, which displacement is registered by the measuring members and can be processed.

Overeenkomstig een voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding geldt, dat de kamer een inwendige vorm bezit, die in hoofdzaak overeenkomt met de vorm van de verpakking onder atmosferische druk. Deze specifieke inwendige vorm van de kamer zorgt ervoor dat de kamer de verpakking nauwsluitend omhult, waardoor de op eventuele lasnaden uitgeoefende krachten verder kunnen worden beperkt. Tevens kan op deze wijze zeer snel de benodigde onderdruk worden opgewekt, aangezien slechts een klein luchtvolume uit de kamer moet worden verwijderd.According to a preferred embodiment of the device according to the invention, it holds that the chamber has an internal shape, which substantially corresponds to the shape of the package under atmospheric pressure. This specific internal shape of the chamber ensures that the chamber encloses the package tightly, further limiting the forces exerted on any welds. In addition, the required negative pressure can also be generated very quickly in this way, since only a small volume of air has to be removed from the chamber.

Constructief geniet het de voorkeur, dat het drukorgaan bestaat uit een beweegbaar gedeelte van de wand van de kamer. Een dergelijk drukorgaan kan bijvoorbeeld bestaan uit een drukplaat of rooster, die in een passende uitsparing in de wand van de kamer ligt en vanuit deze uitsparing tegen de verpakking drukbaar is.Structurally it is preferred that the pressure member consists of a movable part of the wall of the chamber. Such a pressure member can for instance consist of a pressure plate or grid, which lies in a suitable recess in the wall of the chamber and which can be pressed against the packaging from this recess.

Verder is het mogelijk dat het drukorgaan is aangebracht op het uiteinde van een zich door de kamerwand uitstrekken-de zuigerstang van een cilinder-zuigersamenstel. De meetorganen kunnen in een dergelijk geval de verplaatsing van de zuigerstang meten. Nadat een verpakking in de kamer is geplaatst en de onderdruk is aangebracht wordt het drukorgaan door het cilinder-zui-gersamenstel tegen de verpakking gedrukt, waarna zich bij een intacte verpakking zeer snel een evenwichtstoestand zal instellen. Wanneer daarentegen lekken in de verpakking aanwezig zijn zal een dergelijke evenwichtsstand niet worden bereikt en kan reeds na zeer korte tijde worden geconstateerd, dat de verpakking niet volledig luchtdicht is.It is further possible that the pressure member is arranged on the end of a piston rod of a cylinder-piston assembly extending through the chamber wall. In such a case, the measuring members can measure the displacement of the piston rod. After a package has been placed in the chamber and the negative pressure has been applied, the pressure member is pressed against the package by the cylinder-piston assembly, after which an equilibrium state will very quickly be established with an intact package. If, on the other hand, leaks are present in the package, such an equilibrium position will not be achieved and it can already be established after a very short time that the package is not completely airtight.

Tenslotte geniet het voor een snelle aan- en afvoer in respectievelijk uit de kamer de voorkeur, dat deze is gevormd door twee van elkaar losneembare vormdelen.Finally, for fast supply and removal into and out of the chamber, it is preferred that it is formed by two detachable molded parts.

De uitvinding wordt hierna nader toegelicht aan de hand van de tekening, waarin een uitvoeringsvoorbeeld van een inrichting volgens de uitvinding is weergegeven.The invention is explained in more detail below with reference to the drawing, in which an exemplary embodiment of a device according to the invention is shown.

De enige figuur van de tekening toont een doorsnede door een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding, waarin een te testen verpakking is aangebracht. De inrichting bestaat in hoofdzaak uit een door twee vormdelen 1 en 2 gevormde kamer 3. De vormdelen 1 en 2, die van elkaar losneembaar zijn door niet nader getoonde middelen, grijpen in de in de figuur getoonde stand afdichtend op elkaar aan via een afdichting 4.The only figure of the drawing shows a cross section through an embodiment of the device according to the invention, in which a package to be tested is arranged. The device mainly consists of a chamber 3 formed by two molded parts 1 and 2. The molded parts 1 and 2, which are detachable from each other by means not shown in further detail, engage sealingly in the position shown in the figure via a seal 4 .

In de bovenwand van het bovenste vormdeel 1 is schematisch een aansluiting 5 voor een vacuümleiding weergegeven. Door middel van een dergelijke (niet weergegeven) vacuümleiding kan in de kamer 3 een gewenste onderdruk worden aangebracht.A connection 5 for a vacuum line is schematically shown in the top wall of the top molded part 1. By means of such a vacuum line (not shown) a desired negative pressure can be applied in chamber 3.

Zoals in de tekening zichtbaar is, bevindt zich in de kamer 3 een drukplaat 6 die is gemonteerd op het uiteinde van een zuigerstang 7 van een cilinder-zuigersamenstel 8. De zuigerstang 7 strekt zich, op niet nader aangeduide wijze afgedicht, uit door een opening 9 in de wand van het onderste vormdeel 2. Verder zijn met de drukplaat 6 geleidingspennen 10 verbonden, die in geschikte geleidingsuitsparingen 11 in het vormdeel 2 aangrijpen.As can be seen in the drawing, in the chamber 3 there is a pressure plate 6 mounted on the end of a piston rod 7 of a cylinder-piston assembly 8. The piston rod 7, sealed in an unspecified manner, extends through an opening 9 in the wall of the lower mold part 2. Furthermore, guide pins 10 are connected to the pressure plate 6 and engage in suitable guide recesses 11 in the mold part 2.

Verder is in de tekening schematisch aangeduid, dat op het cilinder-zuigersamenstel 8 een gevoelige meetinrichting 12 is aangesloten, welke een verplaatsing van de zuigerstang 7 kan registreren. Deze meetinrichting 12 kan op niet nader aangeduide wijze zijn verbonden met een verwerkingseenheid.Furthermore, the drawing schematically indicates that a sensitive measuring device 12 is connected to the cylinder-piston assembly 8, which can register a displacement of the piston rod 7. This measuring device 12 can be connected to a processing unit in an unspecified manner.

In de kamer 3 is een te testen verpakking 13 geplaatst.A package 13 to be tested is placed in chamber 3.

Voor het opnemen van een lasnaad 14 van de verpakking 13 kan een uitsparing 15 in de wand van één of beide vormdelen 1, 2 zijn aangebracht. De inwendige vorm van de kamer 3 in combinatie met de drukplaat 6 komt in hoofdzaak overeen met de te verwachten vorm van de verpakking 13, wanneer in de kamer 3 de gewenste onderdruk via de op de aansluiting 5 aangesloten vacuümleiding is aangebracht. Het zal derhalve volstrekt duidelijk zijn, dat voor elk type te testen verpakking andere vormdelen kunnen worden toegepast. Doordat de inwendige vorm van de kamer 3 in hoofdzaak overeenkomt met de vorm van de verpakking onder de genoemde condities (bij voorkeur eigenlijk iets kleiner dan deze vorm), wordt voorkomen dat lasnaden van de verpakking, bijvoorbeeld lasnaad 14, door de inwendige overdruk van de verpakking te grote belastingen ervaren en bezwijken.For receiving a welding seam 14 of the package 13, a recess 15 can be provided in the wall of one or both mold parts 1, 2. The internal shape of the chamber 3 in combination with the pressure plate 6 substantially corresponds to the expected shape of the package 13 when the desired negative pressure is applied in the chamber 3 via the vacuum line connected to the connection 5. It will therefore be perfectly clear that different molded parts can be used for each type of packaging to be tested. Since the internal shape of the chamber 3 substantially corresponds to the shape of the package under the aforementioned conditions (preferably actually slightly smaller than this shape), welding seams of the package, for example welding seam 14, are prevented due to the internal overpressure of the experience excessive loads and collapse.

Wanneer in de kamer 3 een onderdruk heerst, wordt via het cilinder-zuigersamenstel 8 de zuigerstang 7 met de drukplaat 6 tegen de verpakking 13 gedrukt. Als de verpakking geheel intact is, zal na een aanvankelijke verplaatsing van de drukplaat 6 een evenwichtssituatie ontstaan, waarbij de zuigerstang 7 niet langer beweegt. Dit wordt via de meetinrichting 12 geregistreerd. Wanneer daarentegen een verpakking 13 wordt getest, waarin een lek aanwezig is, zal de drukplaat 6 langzaam omhoog blijven bewegen (als gezien in de figuur) waarbij de verpakking 13 langzaam wordt gecomprimeerd. Een dergelijke langzame beweging van de drukplaat 6, en derhalve de zuigerstang 7, wordt opnieuw geregistreerd door de meetinrichting 12, en vormt een aanduiding voor het niet intact zijn van de verpakking.When a negative pressure prevails in the chamber 3, the piston rod 7 with the pressure plate 6 is pressed against the package 13 via the cylinder-piston assembly 8. When the package is completely intact, after an initial displacement of the pressure plate 6, an equilibrium situation will arise, in which the piston rod 7 no longer moves. This is registered via the measuring device 12. On the other hand, when a package 13 is tested in which a leak is present, the pressure plate 6 will continue to move slowly upwards (as seen in the figure), whereby the package 13 is slowly compressed. Such a slow movement of the pressure plate 6, and therefore the piston rod 7, is registered again by the measuring device 12, and indicates that the packaging is not intact.

Een te testen verpakking wordt bij geopende vormdelen 1, 2 in de kamer 3 geplaatst, waarna de vormdelen op elkaar worden geplaatst. Vervolgens wordt de onderdruk in de kamer 3 aangebracht en de drukplaat 6 via het cilinder-zuigersamenstel 8 bekrachtigd. Nadat met behulp van de meetinrichting 12 is bepaald, of de drukplaat 6 een evenwichtsituatie bereikt of niet, en derhalve een verpakking intact of defect is, wordt de onderdruk in de kamer 3 opgeheven, de kamer door het van elkaar verwijderen van de vormdelen 1, 2 geopend en de verpakking afgevoerd en vervangen door een nieuwe te testen verpakking.A package to be tested is placed in the chamber 3 with open mold parts 1, 2, after which the mold parts are placed on top of each other. Subsequently, the negative pressure is applied in the chamber 3 and the pressure plate 6 is energized via the cylinder-piston assembly 8. After it has been determined with the aid of the measuring device 12 whether the printing plate 6 reaches an equilibrium situation or not, and therefore a packaging is intact or defective, the underpressure in the chamber 3 is released, the chamber by removing the mold parts 1 from each other, 2 opened and the packaging discarded and replaced with a new packaging to be tested.

De uitvinding is niet beperkt tot de in het voorgaande beschreven uitvoeringsvorm, die binnen het kader der uitvinding op velerlei wijze kan worden gevarieerd. Het aanbrengen van de onderdruk in de kamer en het uitoefenen van de mechanische druk kan simultaan geschieden. Voor het verplaatsen van de drukplaat kunnen ook andere middelen worden toegepast, bijvoorbeeld veermiddelen.The invention is not limited to the embodiment described above, which can be varied in many ways within the scope of the invention. The application of the negative pressure in the chamber and the application of the mechanical pressure can take place simultaneously. Other means can also be used for displacing the printing plate, for example spring means.

De drukplaat kan vervangen zijn door een rooster, zodat de kans wordt geminimaliseerd, dat eventuele lekken worden dichtgehouden. Tenslotte kan de inrichting een van de figuur verschillende oriëntatie bezitten.The pressure plate can be replaced by a grid, so that the chance of any leaks being kept closed is minimized. Finally, the device can have a different orientation from the figure.

Claims

Method for testing the airtightness of packages, characterized by lowering the air pressure around the package, exerting a mechanical pressure on the package and determining the compression of the package under the influence of the applied mechanical pressure.

Device for carrying out the method according to claim 1, characterized by a chamber for receiving a package to be tested, means for generating a negative pressure in the chamber, a movable pressure member located in the chamber, which can engage with the packaging and the measuring members registering a displacement of the pressure member.

Device according to claim 2, characterized in that the chamber has an internal shape, which substantially corresponds to the shape of the package under atmospheric pressure.

Device according to claim 2 or 3, characterized in that the pressure member consists of a movable part of the wall of the chamber.

Device as claimed in any of the claims 2-4, characterized in that the printing member consists of a printing plate or grid.

6. Device as claimed in any of the claims 2-5, characterized in that the pressing member is arranged on the end of a piston rod of a cylinder-piston assembly extending through the chamber wall.

Device according to claim 6, characterized in that the measuring members measure the displacement of the piston rod.

Device as claimed in any of the claims 2-7, characterized in that the chamber is formed by two detachable molded parts.