WO2024074541A1 - Siegelwerkzeug für eine skinverpackung - Google Patents

Siegelwerkzeug für eine skinverpackung Download PDF

Info

Publication number
WO2024074541A1
WO2024074541A1 PCT/EP2023/077415 EP2023077415W WO2024074541A1 WO 2024074541 A1 WO2024074541 A1 WO 2024074541A1 EP 2023077415 W EP2023077415 W EP 2023077415W WO 2024074541 A1 WO2024074541 A1 WO 2024074541A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
packaging
indentation
negative pressure
upper tool
tool
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/077415
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Reiner Paul
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 WO2024074541A1 publication Critical patent/WO2024074541A1/de

Links

Classifications

    • 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
    • B65B11/00—Wrapping, e.g. partially or wholly enclosing, articles or quantities of material, in strips, sheets or blanks, of flexible material
    • B65B11/50—Enclosing articles, or quantities of material, by disposing contents between two sheets, e.g. pocketed sheets, and securing their opposed free margins
    • B65B11/52—Enclosing articles, or quantities of material, by disposing contents between two sheets, e.g. pocketed sheets, and securing their opposed free margins one sheet being rendered plastic, e.g. by heating, and forced by fluid pressure, e.g. vacuum, into engagement with the other sheet and contents, e.g. skin-, blister-, or bubble- packaging
    • 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
    • B65B61/00—Auxiliary devices, not otherwise provided for, for operating on sheets, blanks, webs, binding material, containers or packages
    • 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
    • B65B51/00—Devices for, or methods of, sealing or securing package folds or closures; Devices for gathering or twisting wrappers, or necks of bags
    • B65B51/10—Applying or generating heat or pressure or combinations thereof
    • B65B51/14—Applying or generating heat or pressure or combinations thereof by reciprocating or oscillating members

Definitions

  • the present invention relates to an upper tool for a sealing station of a packaging machine, which has an indentation with which an upper film web can be formed and with a plurality of gas passages that are provided along the indentation and can be connected to a source of suppression, overpressure and/or ventilation. Furthermore, the present invention relates to a packaging machine and a method for producing a skin packaging.
  • the top film web lies directly on the packaged goods, at least partially follows their contours and is connected over a large area to the packaging tray on which the packaged goods are located.
  • the product often does not adhere adequately to the packaging products.
  • an upper tool for a sealing station of a packaging machine which has an indentation with which an upper film web can be formed and with a plurality of gas passages which are provided along the indentation and can be connected to a negative pressure, positive pressure and/or ventilation source, wherein gas passages can be divided into at least two groups which can be connected independently of one another to the negative pressure, positive pressure and/or ventilation source.
  • the present invention relates to an upper tool which has at least one recess into which an upper film is sucked and thereby formed.
  • the upper film which is formed in a recess one, two, three, four or more packaging trays can be closed, in particular gas-tight.
  • the upper film is preferably fixed during deformation and/or the surrounding housing/clamping tool preferably seals the space between the recess and the upper film.
  • the upper tool according to the invention is preferably heated. During deformation, the originally flat The film web conforms to the contour of the indentation and is thereby heated, particularly by heat conduction.
  • the upper tool has a large number of gas passages, in particular holes, in the area of the indentation and/or is made of a porous material so that it is gas-permeable.
  • These gas passages can be connected to a negative pressure, positive pressure and/or ventilation source.
  • the negative pressure source can be used to generate a negative pressure between the indentation and the upper film, which draws the upper film into the indentation and thereby shapes it.
  • the positive pressure and/or ventilation source can be used to reduce the negative pressure towards ambient pressure and/or to push the upper film web towards the packaged goods.
  • only a ventilation source and no positive pressure source is provided.
  • the gas passages can be divided into at least two groups, which can be connected independently of one another to the negative pressure, positive pressure and/or ventilation source.
  • the two groups are divided into areas, a central area and an edge area surrounding this central area, in particular in a ring shape.
  • the negative pressure with which the upper film web was sucked onto the depression can be maintained in the edge area, while in the central area the gas passages are already connected to a ventilation source in order to reduce the negative pressure, in particular partially.
  • the upper film web in the central area comes loose and takes on a different shape than that of the depression, while it continues to lie in the edge area.
  • the central region can, for example, have a round, oval, square or rectangular circumference.
  • the edge region is preferably ring-shaped, with the shape of the ring preferably being adapted to the shape of the central region.
  • the central region is preferably the geometric center of the indentation.
  • the edge region preferably encloses the central region as a ring.
  • one or more packages can be produced with one upper tool.
  • the upper tool preferably has chambers, preferably upstream in relation to the gas flow during ventilation. Each chamber delimits the gas passages of a group. Each chamber preferably has a peripheral wall and a base and a cover area. The gas passages of the respective group are provided in the base area. The base area is preferably the wall of the recess. The cover area is preferably sealed gas-tight and/or has a connection to the respective negative pressure, positive pressure and/or ventilation source for the respective group.
  • pressure, in particular negative pressure, and/or ventilation in the chamber is controlled by means of a valve.
  • the gas volume flow can be controlled using the valve.
  • the valve can be used to switch between the sources, in particular between the negative pressure and the ventilation source.
  • a group and/or a chamber is provided in a central region, in particular the recess.
  • the central region is preferably the geometric center of the recess.
  • a further chamber in particular annular, extends around the chamber in the central region.
  • Ring-shaped in the sense of the invention does not necessarily mean circular.
  • the ring can have any shape familiar to the person skilled in the art, with a square or rectangular ring chamber being preferred.
  • the upper tool preferably has a pressure sensor, in particular in the central area.
  • the pressure sensor measures the pressure between the indentation and the upper film.
  • the signal from the pressure sensor is used in particular to initiate ventilation of the ring area.
  • a negative pressure the product vacuum
  • the product vacuum is generated in the product area, ie between the bottom material web and the top film, in particular during the forming of the top film and/or during the venting of the volume between the indentation and the top film, preferably by connecting this volume to a negative pressure source.
  • the product vacuum is not maintained during the venting of the volume between the indentation and the top film.
  • a negative pressure is also applied beneath the packaging tray, the so-called sub-vacuum, in particular to prevent the packaging tray from becoming deformed by the product vacuum.
  • a non-heated, flat upper film is deformed in the upper tool according to the invention.
  • the upper film lies completely against the indentation of the upper tool and is thus evenly heated. Because the upper film is preferably not preheated or pre-stretched, the energy requirement for producing a skin packaging is comparatively low.
  • a conventional packaging machine can be easily converted into a "skin packaging machine" with the upper tool according to the invention by replacing the conventional upper tool with the upper tool according to the invention.
  • the conversion is preferably made possible by a modular design of the upper tools and is preferably carried out in the sense of a quick tool change, for example using a tool structure as described in WO 2013127963 A1 by the applicant here, in which the upper tool remains on the packaging machine and only the tool insert in it, i.e. the upper tool, is changed.
  • the upper tool according to the invention can therefore be retrofitted to existing packaging machines.
  • the upper tool in this case can be a tool for skin packaging or a conventional tool, for example for so-called "modified atmosphere packaging" (MAP) or vacuum packs or simple packs without a changed atmosphere, and allows the user of the packaging machine to package different products with different applications.
  • MAP modified atmosphere packaging
  • Each of these tools can be easily installed in the packaging machine, so that it can be used in a variety of ways.
  • a further inventive or preferred subject matter of the present invention is a packaging machine in which a packaging trough is filled with a packaging item in a filling station and which has a sealing station in which the packaging item is at least substantially positively enclosed with an upper film and the upper film is connected to the packaging trough, wherein the sealing station has an upper tool according to one of the preceding claims.
  • This subject of the present invention relates to a packaging machine in which a packaging tray is provided.
  • a packaging tray is provided. This can be done by forming the packaging tray into a flat material web or by providing a prefabricated packaging tray.
  • the material web can be a film, cardboard or another material.
  • the packaging machine according to the invention can be, for example, a so-called thermoformer or a so-called tray sealer.
  • this packaging tray is filled with a packaged item, in particular a food, preferably a protein-containing food. The packaged item can protrude beyond the upper edge of the packaging tray.
  • the packaging machine has a sealing station in which the packaged item is at least essentially enclosed in a form-fitting manner with an upper film.
  • Packaging in which the packaged item is provided in a comparatively rigid packaging tray and in which the packaged item is essentially enclosed in a form-fitting manner with an upper film is referred to by those skilled in the art as so-called skin packaging.
  • the top film preferably bonds over a large area, particularly preferably over a very large area, to the packaging tray, in particular to the entire surface of the packaging tray facing the top film, which is not covered by the packaged goods.
  • the packaging machine operates in cycles, with preferably a large number of packages being produced simultaneously in one cycle.
  • the sealing station has the upper tool according to the invention.
  • the packaging machine according to the invention has a control system with which it is possible to apply different pressures, in particular negative pressures, to the individual groups of gas passages independently of one another and/or to ventilate the individual groups differently, i.e. to reduce the negative pressure differently.
  • the packaging machine according to the invention has, for example, valve(s) that can be controlled individually and connect the respective group, for example, to a negative pressure source and/or a ventilation source.
  • the valve not only enables on/off control, but also the volume flow of gas from and/or to the respective group of gas passages can be controlled.
  • the evacuation The space between the indentation and the top film web is preferably filled with all gas passages simultaneously.
  • the upper tool can have a sealing frame which, after and/or during skin sealing, also provides a sealing seam between the upper film and the packaging tray, which extends along the entire circumference of the packaging tray. This at least ensures that the upper film is tightly connected to the packaging tray at every point and that any existing folds are ironed out, at least in the area of the sealing seam, and cannot lead to leaks.
  • the packaging also often looks more visually appealing afterwards.
  • Yet another subject of the present invention relates to a method for producing a skin packaging, in which: a packaging tray with a packaged product (16) is provided, an upper film web is drawn into a recess of an upper tool by means of negative pressure, a product vacuum is applied in the region of the packaging tray and the packaged product,
  • the upper film web is then formed in the direction of the packaging trough filled with a packaging product, which encloses the packaging product and connects to the packaging trough over a large area, and in which, in order to form the upper film web in the direction of the packaging trough filled with a packaging product, the negative pressure between the indentation and the upper film web is first reduced only in a central area, in particular by ventilation.
  • the method according to the invention is used to produce a skin package, ie a package in which the upper film tightly encloses the packaged goods and is connected to the packaging tray over a large area.
  • Large area in the sense of the invention means that the sealing area is larger than when sealing with a sealing frame.
  • the upper film is in an upper tool of the sealing station, which has an indentation, formed. Upstream of the upper tool, the upper film is not preformed in relation to its direction of movement but is flat. It is only in the upper tool that deformation takes place and then preferably the entire surface of the section of the upper film that becomes part of the resulting packaging is heated. For deformation, a vacuum is generated between the upper tool, in particular the indentation, and the upper film, which pulls the upper film in the direction of the indentation of the upper tool, in particular until it rests against it.
  • a certain waiting time is provided before the negative pressure is applied which draws the top film into the recess.
  • a negative pressure is created between the top film and the packaging tray and preferably also below the packaging tray, the so-called product vacuum.
  • the negative pressure above the top film is reduced and the negative pressure below the top film draws it in the direction of the packaged goods and at least partially encloses it in a form-fitting manner.
  • the top film has preferably been heated in the indentation of the upper tool, it bonds to the packaging tray over a large area and in a material-fitting manner, preferably along the entire surface of the packaging tray facing the top film that is not covered by the packaged goods. This seal is preferably peelable.
  • a seal is additionally made between the top film and the packaging tray using a sealing frame and/or the top tool.
  • This seal preferably extends along a horizontal surface along the edge of the packaging. This seal can be peelable.
  • the negative pressure between the indentation and the top film is only reduced locally in the central area of the indentation, while in the remaining areas the pressure required to form the top film and/or to maintain contact between the indentation and the top film is not reduced. Only after a certain period of time has elapsed and/or a certain reduction in the negative pressure has taken place in the central area, is the rest of the volume between the indentation and the top film, the edge area, also ventilated.
  • the negative pressure for forming the top film is preferably ⁇ 50, preferably 10 - 20 mBar.
  • a preferred time period is ⁇ 1 sec, particularly preferably ⁇ 0.5 sec and even more preferably ⁇ 0.25 sec.
  • the ventilation of the remaining volume between the indentation and the upper film is initiated when the negative pressure in the central region is preferably reduced by > 40, particularly preferably > 60, even more preferably > 100 and most preferably > 200 mbar.
  • the volume flow is controlled during ventilation, particularly in the central area. Initially, the volume flow is smaller and is then increased, preferably in a pressure-controlled manner.
  • the ventilation of the remaining volume between the recess and the top film is preferably carried out as quickly as possible without any throttling and preferably in
  • the top film is first in contact with the central area of the packaging cavity and then with the rest.
  • the central area of the packaging cavity is the geometric center of the area covered by the indentation of the top film. It is preferably located below the highest point of the indentation.
  • the top film forms an M-shape after the central area has been ventilated and/or has an indentation that curves away from the indentation
  • the sequence of negative pressure reduction in the central area and in the peripheral area is pressure and/or time controlled.
  • Figure 1 shows the packaging machine according to the invention.
  • Figure 2a shows the forming of the top film.
  • Figure 2b shows the ventilation during the production of a skin
  • Figures 3a and b show two alternatives of the upper tool according to the invention.
  • FIGs 4a and 4b show the “skinning” of the top film
  • Figure 5 shows an optional sealing of the edge area of the packaging
  • FIGS 6 and 7 show the “skinning” of the top film
  • Figure 1 shows an embodiment of the packaging machine 1 according to the invention, which here has a deep-drawing station 2, a filling station 7 and a sealing station 15.
  • a material web 8, here a plastic film web 8, the so-called base material web is pulled off a supply roll and transported, preferably in cycles, along the packaging machine according to the invention from right to left. In one cycle, the material web 8 is transported further by one format length.
  • the packaging machine has two transport means, in this case two endless chains each, which are arranged to the right and left of the material web. 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 gear wheels is driven.
  • the gear wheels in the inlet area 19 and/or in the outlet area can be connected to one another, preferably by a rigid axis.
  • Each transport means usually has a large number of clamping means which clamp the material web 8 in the inlet area 19 and transfer the movement of the transport means to the material web 8.
  • the clamping connection between the transport means and the material web 8 is released again.
  • the optional deep-drawing station 2 which has an upper tool 3 and a lower tool 4 which has the shape of the packaging tray to be produced, the packaging trays 6 are formed into the film web 8.
  • the lower tool 4 is arranged on a lifting table 5 which, as symbolized by the double arrow, is vertically adjustable. Before each film feed, the lower tool 4 is lowered and then raised again.
  • the packaging trays are then filled with the packaging goods 16 in the filling station 7.
  • the packaged goods are placed on the flat lower material web.
  • the subsequent sealing station 19 which also consists of an upper tool 12 and a vertically adjustable lower tool 28, an upper film 14 is firmly secured to the material web 8 by sealing.
  • the upper tool and/or the lower tool are also lowered or raised before and after each film transport.
  • a certain negative pressure, the so-called product vacuum is present in the filled packaging trough, with which in the present case the upper film 14 is pulled onto the packaging trough 8 and bonds with it over a large area.
  • the finished packages are separated, which in the present case is done with the cross cutter 18 and the longitudinal cutter 17.
  • the cross cutter 18 can also be raised or lowered with a lifting device 9.
  • the sealing tool has a shaping and preferably exchangeable upper tool 12 with a recess 27, with which a dome is formed in the flat upper film.
  • a vacuum between the tool and the upper film on the upper tool, which places the upper film against tool 12 and/or pulls it into the recess 27 of the upper tool.
  • the upper tool is heated at least in sections. As soon as the upper film, which was preferably not heated beforehand, comes into contact with the upper tool, it is heated to the desired temperature, which promotes its deformation and subsequent sealing to the packaging tray.
  • the upper film 14 is preferably neither heated nor preformed before it enters the sealing station 15. In addition, the upper film is preferably not guided in the area of the sealing station or upstream thereof.
  • Figure 2a shows processes in the sealing station in the method according to the invention.
  • the upper tool 12 and the lower tool 28 are moved together and sealed in their edge area 30a and the upper film and the packaging tray are clamped.
  • a vacuum is applied between the upper tool 12 and the upper film, which pulls the upper film in the direction of the upper tool via gas passages (not shown).
  • the gas passages are located on the entire surface of the indentation 27, so that the upper film lies against the indentation 27 of the upper tool 12, which is symbolized by the arrows 10.
  • the preferably heated upper tool transfers its heat to the previously preferably not heated, at most by Radiant heat in the sealing station, heated upper film.
  • a negative pressure 24 the so-called product vacuum, is generated in the space between the upper film 14 and the packaged goods 16, which preferably corresponds to the negative pressure above the upper film.
  • Figure 2b shows the processes according to the prior art. This takes place, as shown by the arrows 10, by gas, in particular ambient air, flowing in over the entire surface of the indentation at the same time. This increases the pressure between the indentation 27 and the top film 14, so that it is pressed in the direction of the product and the free surface of the packaging tray.
  • the heated top film 14 encloses the packaged goods in a form-fitting manner and is bonded to the free surface of the packaging tray.
  • Figures 3a and b each show an embodiment of the upper tool according to the invention.
  • the transport direction of the material webs 8, 14 goes through the paper plane. This also applies to all of the following figures. Essentially, reference can be made to the explanations for Figure 2a.
  • the indentation has a plurality of gas passages 26, for example holes, which are preferably distributed equidistantly over the inside of the indentation 27.
  • These gas passages can optionally be connected to a vacuum source (not shown) or to a ventilation source (not shown), for example the ambient air.
  • a vacuum 24 is generated in the space between the lower material web 8 and the upper film 14, the so-called product vacuum.
  • a distance is shown between the tools 12 and 28 and the product vacuum is drawn between the two materials 8, 14.
  • the product vacuum can also lie against one another and/or that the product vacuum can also be drawn via a recess in the material web 8.
  • a vacuum 22 is preferably also generated, in particular to prevent the packaging tray from deforming due to the product vacuum.
  • the gas passage channels can be divided into at least two, here exactly two groups, which can be connected independently of one another to a vacuum and/or ventilation source.
  • the tool according to the invention has, for example, a chamber 21 in the central region of the indentation or the tool and a chamber 23 in the edge region.
  • the pressure in the respective chambers can be adjusted independently of one another.
  • the chamber 21 in the central region is assigned to the gas channels in the central region 32 of the indentation and applies the desired vacuum to them and/or ventilates them.
  • the chambers 21, 23 can each be connected independently of one another to a vacuum source 13 and/or a ventilation source.
  • Each chamber has a base, here the inner wall of the indentation, at least one circumferential wall and a lid.
  • the base area of the chamber in the central region, here seen from above, is preferably square, rectangular, polygonal, oval or circular.
  • the chamber in the peripheral region preferably extends in a ring shape around the central region.
  • two troughs and two packaged goods are shown. These can be part of a package that is then separated. It is also a preferred alternative of the present invention that an indentation is used for the production of several packages, in the present case two packages, each with one product. The two packages are closed together and then separated from each other downstream.
  • valves 29, 34, 35 are shown, which can preferably each be controlled individually. These are preferably not on/off valves, but valves with which the gas flow can be adjusted.
  • the valves shown allow the chamber to be optionally connected to a suppression and a ventilation source.
  • the valve 35 is used to adjust the vacuum between the material web 8 and the lower tool 28.
  • a valve 34 can be sufficient.
  • Figures 4a and 4b show the method according to the invention, in particular the ventilating of the volume 25 between the indentation and the upper film, the so-called upper vacuum.
  • the group of gas passages 26 in the central area 32 of the indentation 27 is ventilated first, for example by connecting the valve 29 to the environment.
  • the upper film 14 is curved in the central area towards the packaging trough, while the upper film in the edge area of the indentation still remains in contact with it because the valves 34 are not yet ventilated.
  • the upper film preferably forms a balloon-shaped indentation and will particularly preferably adhere to the central area of the packaging trough.
  • the product vacuum can be kept constant or reduced.
  • the edge area is then also ventilated at different times, for example in a time and/or pressure-controlled manner, which is shown in Figure 4b by the arrows 20, by air flowing through the valve(s) 34.
  • the valve 29 is preferably closed.
  • the upper film adheres over its entire surface to the product and the surface of the packaging trough facing the upper film.
  • the movement of the upper film in the direction of the packaging trough preferably pushes the gas in the product volume out of the packaging in the direction of its edge.
  • the ventilation of the central area can start relatively slowly and then increase, which can be controlled by the valve 29.
  • the volume flow in particular of ventilation gas, can be time and/or pressure controlled, with the pressure sensor for this preferably being provided in the chamber 21 in the central area.
  • ventilation is initiated through the edge area of the holes 26. This ventilation then preferably takes place as quickly as possible, particularly preferably with a fully open valve 34.
  • the valve 29 is preferably closed when ventilating through the holes in the edge area.
  • the lower tool has been raised as shown by the arrow 31 in order to close the gap between the upper tool 12 and the lower tool 28. This can be done, for example, in order to apply a sealing seam, for example in the edge area of the packaging.
  • This gap can also be closed from the start, i.e. also in the examples according to Figures 3a, 3b, 4a and 4b.
  • FIG. 6 shows the chambers in a top view.
  • the chamber 21 in the central region 32 can be clearly seen, which in the present case has a rectangular base area.
  • the chamber for the group of gas passages 26 in the edge region 33 extends in a ring around the chamber of the central region.
  • a bypass 36 is provided between the two chambers, which allows the entire volume of the indentation to be evacuated by connecting the chamber of the central region to a vacuum source.
  • at least one opening is provided, which is closed like a valve with a membrane. The bypass opens by a movement of the membrane as soon as the vacuum begins to be drawn and/or the negative pressure in the chamber 21 of the central region has reached a threshold value.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Vacuum Packaging (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Oberwerkzeug für eine Siegelstation einer Verpackungsmaschine, das eine Einbuchtung aufweist, mit der eine Oberfolienbahn formbar ist und mit einer Vielzahl von Gasdurchlässen, die entlang der Einbuchtung vorgesehen sind und mit einer Unterdruck-, Überdruck- und/oder Belüftungsquelle verbindbar sind. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Verpackungsmaschine und ein Verfahren zur Herstellung einer Skinverpackung.

Description

Siegelwerkzeug für eine Skinverpackung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Oberwerkzeug für eine Siegelstation einer Verpackungsmaschine, das eine Einbuchtung aufweist, mit der eine Oberfolienbahn formbar ist und mit einer Vielzahl von Gasdurchlässen, die entlang der Einbuchtung vorgesehen sind und mit einer Unterdrück-, Überdruck- und/oder Belüftungsquelle verbindbar sind. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Verpackungsmaschine und ein Verfahren zur Herstellung einer Skinverpackung.
Bei Skinverpackungen liegt die Oberfolienbahn direkt an dem Verpackungsgut an, folgt zumindest teilweise dessen Kontur und ist großflächig mit der Verpackungsmulde, auf der sich das Verpackungsgut befindet, verbunden. Oftmals liegt das Produkt jedoch unzureichend an den Verpackungsprodukten an.
Es war deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Oberwerkzeug zur Verfügung zu stellen, mit dem die Nachteile des Standes der Technik überwunden werden können.
Gelöst wird die Aufgabe mit einem Oberwerkzeug für eine Siegelstation einer Verpackungsmaschine, das eine Einbuchtung aufweist, mit der eine Oberfolienbahn formbar ist und mit einer Vielzahl von Gasdurchlässen, die entlang der Einbuchtung vorgesehen sind und mit einer Unterdrück-, Überdruck- und/oder Belüftungsquelle verbindbar sind, wobei Gasdurchlässe in mindestens zwei Gruppen aufteilbar sind, die unabhängig voneinander mit der Unterdrück-, Überdruck- und/oder Belüftungsquelle verbindbar sind.
Die zu diesem Gegenstand gemachten Ausführungen gelten für die anderen Gegenstände der vorliegenden Erfindung gleichermaßen und umgekehrt. Merkmale, die im Zusammenhang mit diesem Gegenstand der vorliegenden Erfindung offenbart wurden, können mit anderen Gegenständen kombiniert werden und umgekehrt.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Oberwerkzeug, das mindestens eine Einbuchtung aufweist, in die eine Oberfolie hineingesaugt und dabei geformt wird. Mit der Oberfolie, die in einer Einbuchtung geformt wird, können eine, zwei, drei, vier oder mehr Verpackungsmulden, insbesondere gasdicht, verschlossen werden. Mit einem vorzugsweise vorhandenen umgebenden Gehäuse/Klemmwerkzeug wird die Oberfolie beim Verformen vorzugsweise fixiert und/oder das umgebende Gehäuse / Klemmwerkzeug dichtet den Raum zwischen der Einbuchtung und der Oberfolie vorzugsweise ab. Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Oberwerkzeug erwärmt. Beim Verformen legt sich die ursprünglich plane Folienbahn an die Kontur der Einbuchtung an und wird dabei, insbesondere durch Wärmeleitung, erwärmt.
Erfindungsgemäß weist das Oberwerkzeug insbesondere im Bereich der Einbuchtung eine Vielzahl von Gasdurchlässen, insbesondere Bohrungen, auf und/oder ist aus einem porösen Material gefertigt, so dass es gasdurchlässig ist. Diese Gasdurchlässe sind mit einer Unterdrück-, Überdruck- und/oder Belüftungsquelle verbindbar. Mit der Unterdruckquelle kann zwischen der Einbuchtung und der Oberfolie ein Unterdrück erzeugt werden, der die Oberfolie in die Einbuchtung hineinzieht und dabei formt. Mit der Überdruck- und/oder Belüftungsquelle kann der Unterdrück in Richtung Umgebungsdruck abgebaut werden und/oder die Oberfolienbahn in Richtung des Verpackungsgutes gedrückt werden. Vorzugsweise ist jedoch ausschließlich eine Belüftungsquelle und keine Überdruckquelle vorgesehen.
Weiterhin erfindungsgemäß sind die Gasdurchlässe in mindestens zwei Gruppen aufteilbar, die unabhängig voneinander mit der Unterdrück-, Überdruck- und/oder Belüftungsquelle verbindbar sind. Vorzugsweise sind die beiden Gruppen in Bereiche aufgeteilt, einen Zentralbereich und ein diesen Zentralbereich, insbesondere ringförmig, umgebender Randbereich. Beispielsweise kann im Randbereich der Unterdrück, mit dem die Oberfolienbahn an die Vertiefung gesaugt worden ist, aufrechterhalten werden, während in dem Zentralbereich die Gasdurchlässe bereits an eine Belüftungsquelle angeschlossen werden, um den Unterdrück, insbesondere partiell, abzubauen. Dadurch löst sich die Oberfolienbahn im Zentralbereich und nimmt eine andere Form als die der Einbuchtung an, während sie im Randberiech weiterhin anliegt.
Der Zentral be re ich kann beispielsweise einen runden, ovalen, quadratischen oder rechteckigen Umfang aufweisen. Der Randbereich ist vorzugsweise ringförmig, wobei die Form des Rings vorzugsweise an die Form des Zentralbereichs angepasst ist. Der Zentralbereich ist vorzugsweise die geometrische Mitte der Einbuchtung. Der Randbereich umschließt den Zentralbereich vorzugsweise als Ring.
Vorzugsweise kann mit einem Oberwerkzeug eine oder mehrere Verpackungen hergestellt werden.
Durch das erfindungsgemäße Oberwerkzeug legt sich die Oberfolie vollständig an das Verpackungsgut an. Vorzugsweise weist das Oberwerkzeug, vorzugsweise stromaufwärts, bezogen auf den Gasstrom beim Belüften, Kammern auf. Jede Kammer begrenzt die Gasdurchlässe einer Gruppe. Jede Kammer weist vorzugsweise eine umlaufende Wandung und einen Boden- und einen Deckelbereich auf. In dem Bodenbereich sind die Gasdurchlässe der jeweiligen Gruppe vorgesehen. Der Bodenbereich ist vorzugsweise die Wandung der Einbuchtung. Der Deckelbereich ist vorzugsweise gasdicht verschlossen und/oder weist einen Anschluss an die jeweilige Unterdrück-, Überdruck- und/oder Belüftungsquelle für die jeweilige Gruppe auf.
Vorzugweise wird Druck, insbesondere der Unterdrück, und/oder die Belüftung in der Kammer mittels eines Ventils gesteuert. Vorzugsweise kann mit dem Ventil der Gasvolumenstrom gesteuert. Vorzugsweise kann mit dem Ventil zwischen den Quellen gewechselt werden, insbesondere zwischen der unterdruck- und der Belüftungsquelle. Zumindest die Kammer im Zentralbereich, aber vorzugsweise auch die Kammer im Randbereich weisen ein Ventil auf, das insbesondere individuell ansteuerbar ist und mit Unterdrück-, Überdruck- und/oder Belüftungsquelle, insbesondere der Belüftungsquelle gasseitig verbunden ist.
Vorzugsweise ist eine Gruppe und/oder eine Kammer in einem Zentralbereich, insbesondere der Einbuchtung vorgesehen. Der Zentralbereich ist vorzugsweise die geometrische Mitte der Einbuchtung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, erstreckt sich eine weitere Kammer, insbesondere ringförmig, um die Kammer im Zentralbereich. Ringförmig im Sinne der Erfindung bedeutet nicht notwendigerweise kreisringförmig. Der Ring kann jede dem Fachmann geläufige Form haben, wobei eine quadratische oder rechteckförmige Ringkammer bevorzugt ist.
Vorzugsweise weist das Oberwerkzeug einen Drucksensor, insbesondere im Zentralbereich, auf. Der Drucksensor misst den Druck zwischen der Einbuchtung und der Oberfolie. Das Signal des Drucksensors wird insbesondere zur Einleitung der Belüftung des Ringbereichs genutzt.
Vorzugsweise wird im Produktbereich, d.h. zwischen der Untermaterialbahn und der Oberfolie, insbesondere während des Formens der Oberfolie und/oder beim Belüften des Volumens zwischen der Einbuchtung und der Oberfolie, ein Unterdrück, das Produktvakuum, erzeugt, vorzugsweise indem dieses Volumen an eine Unterdruckquelle angeschlossen wird. Vorzugsweise wird das Produktvakuum während des Belüftens des Volumens zwischen der Einbuchtung und der Oberfolie nicht aufrechterhalten. Vorzugsweise wird unterhalb der Verpackungsmulde auch ein Unterdrück angelegt, das sogenannte Untervakuum, insbesondere um zu verhindern, dass sich die Verpackungsmulde durch das Produktvakuum verformt.
Vorzugweise wird eine nicht erwärmte, plane Oberfolie in dem erfindungsgemäßen Oberwerkzeug verformt. Die Oberfolie legt sich vollflächig an die Einbuchtung des Oberwerkzeugs an und wird dadurch gleichmäßig erwärmt. Dadurch, dass die Oberfolie vorzugsweise nicht vorgeheizt oder vorgereckt wird, ist der Energiebedarf bei der Herstellung einer Skinverpackung vergleichsweise gering. Eine konventionelle Verpackungsmaschine kann mit dem erfindungsgemäßen Oberwerkzeug auf einfache Weise in eine „Skinverpackungsmaschine“ umgerüstet werden, indem das konventionelle Oberwerkzeug durch das erfindungsgemäße Oberwerkzeug ersetzt wird.
Der Umbau wird durch vorzugsweise durch modulare Bauweise der Oberwerkzeuge ermöglicht und geschieht vorzugsweise im Sinne eines schnellen Werkzeugwechsels, beispielsweise unter Verwendung eines Werkzeugaufbaus wie er in der WO 2013127963 A1 von der hiesigen Anmelderin, bei dem das Oberwerkzeug auf der Verpackungsmaschine verbleibt und nur der Werkzeugeinsatz darin, also das Oberwerkzeug gewechselt wird, beschreiben ist. Das erfindungsgemäße Oberwerkzeug kann folglich bei vorhandenen Verpackungsmaschinen nachgerüstet werden. Der Fachmann versteht, dass das Oberwerkzeug in diesem Fall ein Werkzeug für Skin-Verpackungen oder ein herkömmliches Werkzeug beispielsweise für sogenannte „modified atmosphere packagings“ (MAP) oder Vakuumpackungen oder einfache Packungen ohne geänderte Atmosphäre sein kann und dem Verwender der Verpackungsmaschine das Verpackungen unterschiedlicher Produkte mit unterschiedlichen Anwendungen erlaubt. Jedes dieser Werkzeuge kann problemlos in die Verpackungsmaschine eingebaut werden, so dass diese Vielfältig einsetzbar ist.
Ein weiterer erfindungsgemäßer oder bevorzugter Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist Verpackungsmaschine, bei der in einer Füllstation eine Verpackungsmulde mit einem Verpackungsgut befüllt wird und die eine Siegelstation aufweist, in der das Verpackungsgut mit einer Oberfolie zumindest im Wesentlichen formschlüssig umschlossen wird und sich die Oberfolie mit der Verpackungsmulde verbindet, wobei die Siegelstation ein Oberwerkzeug gemäß einem der voranstehenden Ansprüche aufweist.
Die zu diesem Gegenstand gemachten Ausführungen gelten für die anderen Gegenstände der vorliegenden Erfindung gleichermaßen und umgekehrt. Merkmale, die im Zusammenhang mit diesem Gegenstand der vorliegenden Erfindung offenbart wurden, können mit anderen Gegenständen kombiniert werden und umgekehrt.
Dieser Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft eine Verpackungsmaschine, bei der eine Verpackungsmulde zur Verfügung gestellt wird, Dies kann durch Einformen der Verpackungsmulde in eine plane Materialbahn oder durch Bereitstellen einer vorgefertigten Verpackungsmulde geschehen. Die Verpackungsmulde im Sinne der Erfindung muss aber auch gar nicht tiefgezogen sein. Die Materialbahn kann eine Folie, eine Pappe oder ein sonstiger Werkstoff sein. Bei der erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine kann es sich beispielsweise um einen sogenannten Thermoformer aber auch um einen sogenannten Traysealer handeln. In einem nächsten Schritt wird diese Verpackungsmulde mit einem Verpackungsgut, insbesondere einem Lebensmittel, vorzugsweise einem proteinhaltigen Lebensmittel, befüllt. Dabei kann das Verpackungsgut über den oberen Rand der Verpackungsmulde hinausstehen. Erfindungsgemäß weist die Verpackungsmaschine eine Siegelstation auf, in der das Verpackungsgut zumindest im Wesentlichen formschlüssig mit einer Oberfolie umschlossen wird. Verpackungen, bei denen das Verpackungsgut in einer vergleichsweise steifen Verpackungsmulde vorgesehen ist und bei der das Verpackungsgut im Wesentlichen formschlüssig von einer Oberfolie umschlossen ist, bezeichnet der Fachmann als sogenannte Skinverpackung. Dabei verbindet sich die Oberfolie vorzugsweise großflächig, besonders bevorzugt sehr großflächig mit der Verpackungsmulde, insbesondere mit der gesamten der Oberfolie zugewandten Oberfläche der Verpackungsmulde, die nicht von dem Verpackungsgut überdeckt wird.
Vorzugsweise arbeitet die Verpackungsmaschine taktweise, wobei bei einem Takt vorzugsweise eine Vielzahl von Verpackungen gleichzeitig hergestellt werden.
Die Siegelstation weist das erfindungsgemäße Oberwerkzeug auf. Des Weiteren weist die erfindungsgemäße Verpackungsmaschine eine Steuerung auf, mit der es möglich ist die einzelnen Gruppen von Gasdurchlässen unabhängig voneinander mit unterschiedlichen Drücken, insbesondere Unterdrücken zu beaufschlagen und/oder die einzelnen Gruppen unterschiedlich zu belüften, d.h. unterschiedlich den Unterdrück abzubauen. Dafür weist die erfindungsgemäße Verpackungsmaschine beispielsweise Ventil(e) auf, die individuell ansteuerbar sind und die jeweilige Gruppe beispielsweise mit einer Unterdruckquelle und/oder einer Belüftungsquelle verbindet. Besonders bevorzugt ist mit dem Ventil nicht nur eine An-/Aus-Steuerung möglich, sondern es kann auch der Volumenstrom an Gas von und/oder zu der jeweiligen Gruppe an Gasdurchlässen gesteuert werden. Das Evakuieren des Raums zwischen der Einbuchtung und der Oberfolienbahn erfolgt vorzugsweise mit allen Gasdurchlässen gleichzeitig.
Das Oberwerkzeug kann einen Siegelrahmen aufweisen, der zusätzlich nach und/oder während des Skin-Siegelns eine sich entlang des gesamten Umfangs der Verpackungsmulde erstreckende Siegelnaht zwischen der Oberfolie und der Verpackungsmulde vorsieht. Damit wird mindestens sichergestellt, dass die Oberfolie mit der Verpackungsmulde umlaufend an jeder Stelle dicht verbunden ist und auch vorhandene Falten zumindest im Bereich der Siegelnaht quasi glattgebügelt sind und nicht zu Undichtigkeiten führen können. Auch sieht die Verpackung danach häufig optisch ansprechender aus.
Noch ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Skinverpackung, bei dem: eine Verpackungsmulde mit einem Verpackungsgut (16) bereitgestellt wird, eine Oberfolienbahn mittels Unterdrück in eine Einbuchtung eines Oberwerkzeugs gezogen wird, im Bereich der Verpackungsmulde und des Verpackungsguts ein Produktvakuum angelegt wird,
- die Oberfolienbahn anschließend in Richtung der mit einem Verpackungsgut gefüllten Verpackungsmulde geformt wird, die dabei das Verpackungsgut umschließt und sich großflächig mit der Verpackungsmulde verbindet, und bei dem zum Formen der Oberfolienbahn in Richtung der mit einem Verpackungsgut gefüllten Verpackungsmulde der Unterdrück zwischen der Einbuchtung und der Oberfolienbahn zuerst nur in einem Zentral be re ich, insbesondere durch Belüften, vermindert wird.
Die zu diesem Gegenstand gemachten Ausführungen gelten für die anderen Gegenstände der vorliegenden Erfindung gleichermaßen und umgekehrt. Merkmale, die im Zusammenhang mit diesem Gegenstand der vorliegenden Erfindung offenbart wurden, können mit anderen Gegenständen kombiniert werden und umgekehrt.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Skinverpackung hergestellt, d.h. eine Verpackung, bei der die Oberfolie das Verpackungsgut eng umschließt und sich großflächig mit der Verpackungsmulde verbindet. Großflächig im Sinne der Erfindung bedeutet, dass die Siegelfläche größer ist als bei der Siegelung mit einem Siegelrahmen. Erfindungsgemäß wird die Oberfolie in einem Oberwerkzeug der Siegelstation, das eine Einbuchtung aufweist, geformt. Stromaufwärts von dem Oberwerkzeug ist die Oberfolie bezogen auf deren Bewegungsrichtung nicht vorgeformt sondern ist plan. Erst in dem Oberwerkzeug erfolgen zunächst eine Verformung und dann vorzugsweise eine vollflächige Erwärmung des Abschnitts der Oberfolie, die Teil der resultierenden Verpackung wird. Zur Verformung wird zwischen dem Oberwerkzeug, insbesondere der Einbuchtung, und der Oberfolie ein Unterdrück erzeugt, der die Oberfolie in Richtung der Einbuchtung des Oberwerkzeugs zieht, insbesondere bis dies daran anliegt.
Vorzugsweise wird vor dem Anlegen des Unterdrucks, der die Oberfolie in die Einbuchtung zieht, eine gewisse Wartezeit vorgesehen.
Während und/oder nachdem die Oberfolie in dem Oberwerkzeug geformt worden ist, wird zwischen der Oberfolie und der Verpackungsmulde sowie vorzugsweise auch unterhalb der Verpackungsmulde ein Unterdrück erzeugt, das sogenannte Produktvakuum. Sobald oder nachdem die Oberfolie in der Einbuchtung geformt worden ist, wird der Unterdrück oberhalb der Oberfolie abgebaut und durch den Unterdrück unterhalb der Oberfolie wird diese in Richtung des Verpackungsgut gezogen und umschließt dieses zu mindestens teilweise formschlüssig. Da die Oberfolie in der Einbuchtung des Oberwerkzeugs vorzugsweise erwärmt worden ist, verbindet sie sich großflächig sowie stoffschlüssig mit der Verpackungsmulde, vorzugsweise entlang der gesamten der Oberfolie zugewandten Fläche der Verpackungsmulde, die nicht von dem Verpackungsgut bedeckt ist. Diese Siegelung ist vorzugsweise peelfähig.
Vorzugsweise wird zusätzlich eine Siegelung zwischen der Oberfolie und der Verpackungsmulde mit einem Siegelrahmen und/oder dem Oberwerkzeug durchgeführt. Diese Siegelung erstreckt sich vorzugsweise entlang einer horizontalen Fläche entlang des Randes der Verpackung. Diese Siegelung kann peelfähig sein.
Erfindungsgemäß wird Unterdrück zwischen der Einbuchtung und der Oberfolie nur lokal im Zentralbereich der Einbuchtung abgebaut, während in den restlichen Bereichen der zum Formen der Oberfolie und/oder zur Aufrechterhaltung des Kontakts zwischen Einbuchtung und Oberfolie nicht reduziert wird. Erst nachdem eine gewisse Zeitspanne verstrichen ist, und/oder ein gewisser Unterdruckabbau in dem Zentralbereich stattgefunden hat, wird auch der Rest des Volumens zwischen Einbuchtung und Oberfolie, der Randbereich, belüftet.
Der Unterdrück zum Formen der Oberfolie beträgt vorzugsweise <50, vorzugsweise 10 - 20 mBar. Eine bevorzugte Zeitspanne beträgt <1 Sek, besonders bevorzugt <0,5 Sek und noch mehr bevorzugt <0,25 Sek. Vorzugsweise wird die Belüftung des restlichen Volumens zwischen Einbuchtung und Oberfolie eingeleitet, wenn der Unterdrück im Zentralbereich vorzugsweise um > 40 , besonders bevorzugt > 60, noch mehr bevorzugt > 100 und am meisten bevorzugt > 200 mbar vermindert ist.
Vorzugsweise wird der Volumenstrom des beim Belüften, insbesondere des Zentralbereichs gesteuert. Zunächst ist der Volumenstrom kleiner und wird dann vorzugsweise druckgesteuert erhöht.
Das Belüften des Rests des Volumens zwischen Einbuchtung und Oberfolie erfolgt vorzugsweise so schnell wie möglich ohne jede Drosselung und vorzugsweise im
Wesentlichen, besonders bevorzugt ausschließlich über Gasdurchlässe im Rest des
Volumens zwischen Einbuchtung und Oberfolie, dem sogenannten Randbereich.
Vorzugsweise liegt die Oberfolie zunächst im Zentralbereich der Verpackungsmulde an und dann am Rest. Der Zentralbereich der Verpackungsmulde ist die geometrische Mitte des Bereichs, der mit der durch die Einbuchtung der Oberfolie bedeckt wird. Er liegt vorzugsweise unterhalb des höchsten Punktes der Einbuchtung.
Vorzugsweise formt sich die Oberfolie nach dem Belüften des Zentralbereichs M-förmig und/oder weist eine Einbuchtung auf, die sich von der Einbuchtung weg wölbt
Die Sequenz der Unterdruckminderung im Zentralbereich und im Randbereich wird druck- und/oder zeitgesteuert.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren 1 - 6 erläutert. Diese Erläuterungen sind lediglich beispielhaft und schränken den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht ein. Diese Erläuterungen gelten für alle erfindungsgemäßen Gegenstände der vorliegenden Erfindung gleichermaßen.
Figur 1 zeigt die erfindungsgemäße Verpackungsmaschine.
Figur 2a zeigt das Formen der Oberfolie. Figur 2b zeigt das Belüften beim Herstellen einer Skin-
Verpackungsverfahren nach dem Stand der Technik.
Figuren 3a und b zeigen zwei Alternativen des erfindungsgemäßen Oberwerkzeugs.
Figuren 4a und 4b zeigen das „skinnen“ der Oberfolie
Figur 5 zeigt ein optionales Siegeln des Randbereichs der Verpackung
Figuren 6 und 7 zeigen das „skinnen“ der Oberfolie
Figur 1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine 1, die hier eine Tiefziehstation 2, eine Füllstation 7 sowie eine Siegelstation 15 aufweist. Eine Materialbahn 8, hier eine Kunststofffolienbahn 8, die sogenannte Untermaterialbahn, wird von einer Vorratsrolle abgezogen und, vorzugsweise taktweise, entlang der erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine von rechts nach links transportiert. Bei einem Takt wird die Materialbahn 8 um eine Formatlänge weitertransportiert. Dafür weist die Verpackungsmaschine zwei Transportmittel, in dem vorliegenden Fall jeweils zwei Endlosketten, auf, die rechts und links von der Materialbahn 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 Einlaufbereich 19 und/oder im Auslaufbereich können miteinander, vorzugsweise durch eine starre Achse, verbunden sein. Jedes Transportmittel weist üblicherweise eine Vielzahl von Klemmmitteln auf, die die Materialbahn 8 im Einlaufbereich 19 klemmend ergreifen und die Bewegung des Transportmittels auf die Materialbahn 8 übertragen. Im Auslaufbereich der Verpackungsmaschine wird die klemmende Verbindung zwischen dem Transportmittel und der Materialbahn 8 wieder gelöst. In der optionalen Tiefziehstation 2, die über ein Oberwerkzeug 3 und ein Unterwerkzeug 4 verfügt, das die Form der herzustellenden Verpackungsmulde aufweist, werden die Verpackungsmulden 6 in die Folienbahn 8 eingeformt. Das Unterwerkzeug 4 ist auf einem Hubtisch 5 angeordnet, der, wie durch den Doppelpfeil symbolisiert wird, vertikal verstellbar ist. Vor jedem Folienvorschub wird das Unterwerkzeug 4 abgesenkt und danach wieder angehoben. Im weiteren Verlauf der Verpackungsmaschine werden die Verpackungsmulden dann in der Füllstation 7 mit dem Verpackungsgut 16 befüllt. Für den Fall das kein Tiefziehen der Untermaterialbahn erfolgt, werden das Verpackungsgut auf die plane Untermaterialbahn gelegt. In der sich daran anschließenden Siegelstation 19, die ebenfalls aus einem Oberwerkzeug 12 und einem vertikal verstellbaren Unterwerkzeug 28 besteht, wird eine Oberfolie 14 stoffschlüssig, durch Siegeln an der Mate rial bahn 8 befestigt. Auch in der Siegelstation werden das Oberwerkzeug und/oder das Unterwerkzeug vor und nach jedem Folientransport abgesenkt bzw. angehoben. Vor dem Siegeln der Oberfolie 14 an die Unterfolie 8 ist in der befüllten Verpackungsmulde ein gewisser Unterdrück, das sogenannte Produktvakuum vorhanden, mit dem in dem vorliegenden Fall, die Oberfolie 14 auf die Verpackungsmulde 8 gezogen wird und sich mit dieser großflächig verbindet. Im weiteren Verlauf der Verpackungsmaschine werden die fertiggestellten Verpackungen vereinzelt, was in dem vorliegenden Fall 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.
Das Siegelwerkzeug, weist ein formgebendes und vorzugsweise wechselbares Oberwerkzeugs 12 mit einer Einbuchtung 27 auf, mit der in die plane Oberfolie ein Dom eingeformt wird. Dafür liegt an dem Oberwerkzeug ein Unterdrück zwischen dem Werkzeug und der Oberfolie an, das die Oberfolie an Werkzeug 12 anlegt und/oder in die Einbuchtung 27 des Oberwerkzeugs zieht. Des Weiteren ist das Oberwerkzeug zumindest abschnittsweise beheizt. Sobald die vorher vorzugsweise nicht erwärmte Oberfolie in Kontakt mit dem Oberwerkzeug gelangt, wird diese auf die gewünschte Temperatur erwärmt, was deren Verformung und das spätere Siegeln an die Verpackungsmulde begünstigt.
Die Oberfolie 14 wird vor deren Eintritt in die Siegelstation 15 vorzugsweise weder beheizt noch vorgeformt. Außerdem ist die Oberfolie vorzugsweise auch nicht im Bereich der Siegelstation oder stromaufwärts davon geführt.
Figur 2a zeigt Vorgänge in der Siegelstation bei dem erfindungsgemäßen Verfahren. Sobald sich die Verpackungsmulde 6 und die Oberfolie 14 in der Siegelstation befinden, werden das Oberwerkzeug 12 und das Unterwerkzeug 28 zusammengefahren und in ihrem Randbereich 30a abgedichtet sowie die Oberfolie und die Verpackungsmulde geklemmt. Sodann wird, wie durch den Pfeil 13 symbolisiert, ein Unterdrück zwischen dem Oberwerkzeug 12 und der Oberfolie angelegt, der via Gasdurchlässen (nicht dargestellt) die Oberfolie in Richtung des Oberwerkzeug zieht. Die Gasdurchlässe befinden sich an der gesamten Oberfläche der Einbuchtung 27, so dass sich die Oberfolie an die Einbuchtung 27 des Oberwerkzeugs 12 anlegt, was durch die Pfeile 10 symbolisiert wird. Das vorzugsweise beheizte Oberwerkzeug überträgt seine Wärme dabei auf die bis dahin vorzugsweise nicht, allenfalls durch Strahlungswärme in der Siegelstation, aufgeheizte Oberfolie. Während oder nach dem Formen der Oberfolie wird in dem Raum zwischen der Oberfolie 14 und dem Verpackungsgut 16 ein Unterdrück 24, das sogenannte Produktvakuum, erzeugt, der vorzugsweise dem Unterdrück oberhalb der Oberfolie entspricht.
Im Folgenden wird auf Figur 2b Bezug genommen. Sobald die Oberfolie hinreichend erwärmt bzw. geformt ist oder nach einer zusätzlichen Wartezeit, wird der Raum oberhalb der Oberfolie belüftet, d.h. zumindest der vorhandene Unterdrück auf Umgebungsdruck abgebaut. Figur 2b zeigt die Vorgänge gemäß dem Stand der Technik. Dies erfolgt wie durch die Pfeile 10 dargestellt durch vollflächiges Einströmen von Gas, insbesondere Umgebungsluft, durch die gesamte Oberfläche der Einbuchtung gleichzeitig. Dadurch steigt der Druck zwischen Einbuchtung 27 und Oberfolie 14, so dass diese in Richtung des Produkts und der freien Fläche der Verpackungsmulde gedrückt wird. Die erwärmte Oberfolie 14 umschließt das Verpackungsgut formschlüssig und verbindet sich stoffschlüssig mit der freien Fläche der Verpackungsmulde.
Die Figuren 3a und b zeigen jeweils eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Oberwerkzeugs. Die Transportrichtung der Materialbahnen 8, 14, geht durch die Papierebene . Dies gilt auch für alle folgenden Figuren. Im Wesentlichen kann auf die Ausführungen zu Figur 2a Bezug genommen werden. Wie bereits erläutert, weist die Einbuchtung eine Vielzahl von Gasdurchlässen 26, beispielweise Bohrungen auf, die vorzugsweise äquidistant über die Innenseite der Einbuchtung 27 verteilt sind. Diese Gasdurchlässe können wahlweise mit einer Unterdruckquelle (nicht dargestellt) oder mit einer Belüftungsquelle (nicht dargestellt), beispielsweise der Umgebungsluft, verbunden werden. Mittels der Gasdurchlässe 26 wird die Oberfolie in die Einbuchtung eingesaugt, bis sie an dieser anliegt. Gleichzeitig oder danach wird in dem Raum zwischen der Untermaterialbahn 8 und der Oberfolie 14 ein Unterdrück 24 erzeugt, das sogenannte Produktvakuum. Bei der Darstellung gemäß Figuren 3a und 3b ist ein Abstand zwischen den Werkzeugen 12 und 28 dargestellt und das Produktvakuum wird zwischen den beiden Materialien 8, 14 gezogen. Der Fachmann erkennt, dass diese Werkzeuge auch aneinander liegen können und/oder dass das Produktvakuum auch über eine Ausnehmung in der Materialbahn 8 gezogen werden kann. In dem Raum zwischen der Untermaterialbahn 8 und dem Unterwerkzeug 28 wird vorzugsweise ebenfalls ein Unterdrück 22 erzeugt, insbesondere um zu vermeiden, dass sich die Verpackungsmulde durch Produktvakuum verformt. Wie bereits oben eingehend erläutert, sind die Gasdurchlasskanäle in mindestens zwei, hier genau zwei Gruppen unterteilbar, die unabhängig voneinander mit einer Unterdruck- und/oder Belüftungsquelle verbunden werden können. Dafür weist das erfindungsgemäße Werkzeug beispielsweise eine Kammer 21 im Zentralbereich der Einbuchtung oder des Werkzeugs und eine Kammer 23 im Randbereich auf. Der Druck in den jeweiligen Kammern ist unabhängig voneinander einstellbar. Die Kammer 21 im Zentralbereich ist den Gaskanälen im Zentralbereich 32 der Einbuchtung zugeordnet und beaufschlagt diese dem gewünschten Unterdrück und/oder belüftet diese. Dasselbe gilt analog für die Kammer 23 im Randbereich. Die Kammern 21 , 23 sind unabhängig voneinander jeweils mit eine Unterdruckquelle 13 und/oder einer Belüftungsquelle verbindbar. Jede Kammer weist einen Boden, hier die Innenwand der Einbuchtung, mindestens eine umlaufende Wandung und einen Deckel auf. Die Grundfläche der Kammer im Zentralbereich, hier gesehen von oben, ist vorzugsweise quadratisch, rechteckig, Polygon, oval oder kreisrund. Die Kammer im Randbereich erstreckt sich vorzugsweise ringförmig um den Zentral be re ich herum.
In dem vorliegen Fall, sind zwei Mulden und zwei Verpackungsgüter dargestellt. Diese können Teil von einer Verpackung sein, die anschließend vereinzelt wird. Es auch eine bevorzugte Alternative der vorliegenden Erfindung, dass eine Einbuchtung für die Herstellung von mehreren Verpackungen eingesetzt wird, in dem vorliegenden Fall zwei Verpackungen mit jeweils einem Produkt. Die beiden Verpackungen werden gemeinsam verschlossen und dann stromabwärts voneinander getrennt.
Das Beispiel gemäß Figur 3b entspricht im Wesentlichen dem Beispiel gemäß Figur 3a, so dass auf die Ausführungen zu dem Beispiel 3a Bezug genommen werden kann. In dem vorliegenden Beispiel sind Ventile 29, 34, 35 dargestellt, die vorzugsweise jeweils individuell angesteuert werden kann. Dabei handelt es sich vorzugsweise nicht um An/Aus-Ventile, sondern um Ventile mit denen der Gasdurchfluss eingestellt werden kann. Die dargestellten Ventile erlauben ein wahlweises Verbinden der Kammer mit einer Unterdrück- und einer Belüftungsquelle. Das Ventil 35 dient zur Einstellung des Untervakuums zwischen der Materialbahn 8 und dem Unterwerkzeug 28. Der Fachmann versteht, dass ein Ventil 34 ausreichend sein kann.
Die Figuren 4a und 4b zeigen das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere das Belüften des Volumens 25 zwischen der Einbuchtung und der Oberfolie, dem sogenannten Obervakuum. Wie durch den Pfeil in der Figur 4a dargestellt wird zeitlich zuerst die Gruppe der Gasdurchlässe 26 im Zentralbereich 32 der Einbuchtung 27 belüftet, indem beispielsweise das Ventil 29 mit der Umgebung verbunden wird. Dadurch vermindert sich der Unterdrück des Obervakuums 25 und bedingt durch die Druckdifferenz zum Produktvakuum 24 wird die Oberfolie 14 im Zentralbereich in Richtung der Verpackungsmulde gewölbt, während die Oberfolie im Randbereich der Einbuchtung noch im Kontakt mit dieser bleibt, weil die Ventile 34 noch nicht belüftet werden. Die Oberfolie formt vorzugsweise eine ballonförmige wird sich besonders bevorzugt im Zentralbereich der Verpackungsmulde an die anlegen. Das Produktvakuum kann dabei konstant gehalten werden oder sich vermindern. Zeitlich versetzt, beispielsweise zeitlich und/oder druckgesteuert wird dann auch der Randbereich belüftet, was in Figur 4b durch die Pfeile 20 dargestellt ist, indem Luft durch das/die Ventil(e) 34 strömt. Das Ventil 29 ist dabei vorzugsweise geschlossen. Beim vollständigen Belüften legt sich die Oberfolie vollflächig an das Produkt und die der Oberfolie zugewandte Fläche der Verpackungsmulde an. Die Bewegung der Oberfolie in Richtung der Verpackungsmulde drückt das Gas im Produktvolumen vorzugsweise aus der Verpackung in Richtung von deren Rand. Die Belüftung des Zentralbereichs kann erst vergleichsweise langsam beginnen und sich dann steigern, was durch das Ventil 29 gesteuert werden kann. Der Volumenstrom insbesondere an Belüftungsgas kann zeit- und/oder druckgesteuert sein, wobei der dafür Drucksensor vorzugsweise in der Kammer 21 im Zentralbereich vorgesehen ist. Sobald ein gewisses Zeitfenster seit Beginn des Belüftens des Zentralbereichs verstrichen ist und/oder sobald der Unterdrück um ein gewisses Maß in Richtung Umgebungsdruck reduziert worden ist, wird die Belüftung durch den Randbereich der Bohrungen 26 eingeleitet. Diese Belüftung erfolgt dann vorzugsweise so schnell wie möglich, besonders bevorzugt bei einem vollständig geöffneten Ventil 34. Das Ventil 29 ist beim Belüften durch die Bohrungen m Randbereich vorzugsweise geschlossen.
Bei der Darstellung gemäß Figur 5 wurde das Unterwerkzeug, wie durch den Pfeil 31 dargestellt angehoben, um den Spalt zwischen dem Oberwerkzeug 12 und dem Unterwerkzeug 28 zu schließen. Dies kann beispielsweise gemacht werden, um einen Siegelnaht, beispielsweise im Randbereich der Verpackung anzubringen. Der Fachmann versteht, dass dieser Spalt aber auch bereits von Anfang an geschlossen sein kann, d.h. auch in den Beispielen gemäß den Figuren 3a, 3b, 4a und 4b.
Figur 6 zeigt die Kammern in einer Draufsicht. Deutlich ist die Kammer 21 im Zentralbereich 32 zu erkennen, die in dem vorliegenden Fall eine rechteckige Grundfläche aufweist. Die Kammer für die Gruppe an Gasdurchlässen 26 im Randbereich 33 erstreckt sich ringförmig um die Kammer des Zentralbereichs. Der Fachmann versteht, dass auch andere Formen von Grundflächen möglich sind. Bei der bevorzugten Ausführungsform gemäß Figur 7 ist ein Bypass 36 zwischen den beiden Kammern vorgesehen, der es erlaubt mit einem Anschluss der Kammer des Zentralbereichs an eine Vakuumquelle, das gesamte Volumen der Einbuchtung zu evakuieren. In dem Rahmen zwischen den Kammern 21 , 23 im mittleren Werkzeug ist mindestens eine Öffnung vorgesehen, die mit einer Membran ventilartig verschlossen ist. Der Bypass öffnet sich durch eine Bewegung der Membran, sobald das Ziehen von Vakuum beginnt und/oder der Unterdrück in der Kammer 21 des Zentralbereichs einen Schwellwert erreicht hat.
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
8 Materialbahn, Untermaterialbahn, Unterfolienbahn
9 Hubeinrichtung
10 Formen, Recken der Oberfolie, Anlegen an das Produkt und die Verpackungsmulde
11 Siegelunterwerkzeug der Siegelstation
12 Oberwerkzeug der Siegelstation, Siegelwerkzeug
13 Unterdruckquelle
14 Oberfolienbahn, Skinfolie
15 Siegelstation
16 Verpackungsgut
17 Längsschneider
18 Querschneider
19 Einlaufbereich
20 Belüftungs- und/oder Überdruckquelle
21 Kammer im Zentralbereich
22 Untervakuum
23 Kammer im Randbereich
24 Produktvakuum
25 Obervakuum
26 Gasdurchlass, Ausnehmung, Bohrung
27 Einbuchtung
28 Unterwerkzeug
29 Ventil für die Kammer des Zentralbereichs
30 Umgebendes Gehäuse / Klemmwerkzeug der Siegelstation
30a Randbereich / Klemmbereich des umgebendes Gehäuses
31 Hub des Unterwerkzeugs
32 Zentral be re ich, Teilbereich Randbereich Ventil für die Kammer des Randbereichs Ventil für das Untervakuum Bypass

Claims

Patentansprüche:
1. Oberwerkzeug (12) für eine Siegelstation einer Verpackungsmaschine, das eine Einbuchtung (27) aufweist, mit der eine Oberfolienbahn (14) formbar ist und mit einer Vielzahl von Gasdurchlässen (26), die entlang der Einbuchtung vorgesehen sind und mit einer Unterdrück-, Überdruck- und/oder Belüftungsquelle (13, 20) verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass Gasdurchlässe in mindestens zwei Gruppen aufteilbar sind, die unabhängig voneinander mit der Unterdrück-, Überdruck- und/oder Belüftungsquelle (13, 20) verbindbar sind.
2. Oberwerkzeug (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es Kammern (21 , 23) aufweist, die jeweils mit der Unterdrück-, Überdruck- und/oder Belüftungsquelle (13, 20) und jeweils mit einer Gruppe von Gasdurchlässen verbunden ist.
3. Oberwerkzeug (12) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gruppe und/oder eine Kammer (21) in einem Zentralbereich (32), insbesondere der Einbuchtung (27) vorgesehen ist.
4. Oberwerkzeug (12) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine weitere Kammer (23), insbesondere ringförmig, um die Kammer (21) im Zentral be re ich erstreckt.
5. Oberwerkzeug (12) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Drucksensor, insbesondere im Zentralbereich, aufweist.
6. Verpackungsmaschine, bei der in einer Füllstation eine Verpackungsmulde (6) mit einem Verpackungsgut (16) befüllt wird und die eine Siegelstation aufweist, in der das Verpackungsgut mit einer Oberfolie zumindest im Wesentlichen formschlüssig umschlossen wird und sich die Oberfolie mit der Verpackungsmulde verbindet, wobei die Siegelstation ein Oberwerkzeug (12) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche aufweist.
7. Verfahren zur Herstellung einer Skinverpackung, bei dem: eine Verpackungsmulde (6) mit einem Verpackungsgut (16) bereitgestellt wird, eine Oberfolienbahn (14) mittels Unterdrück (13, 25) in eine Einbuchtung (27) eines Oberwerkzeugs (12) gezogen wird, im Bereich der Verpackungsmulde (6) und des Verpackungsguts (16) ein Produktvakuum (24) angelegt wird,
- die Oberfolienbahn (14) anschließend in Richtung der mit einem Verpackungsgut (16) gefüllten Verpackungsmulde (6) geformt wird, die dabei das Verpackungsgut umschließt und sich großflächig mit der Verpackungsmulde verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass zum Formen der Oberfolienbahn (14) in Richtung der mit einem Verpackungsgut (16) gefüllten Verpackungsmulde (6) der Unterdrück (25) zwischen der Einbuchtung (27) und der Oberfolienbahn (14) zuerst nur in einem Zentralbereich (32), insbesondere durch Belüften, vermindert wird. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass danach der Unterdrück im Bereich zwischen der Einbuchtung (27) und der Oberfolie (14) vollständig und/oder vollflächig abgebaut wird, insbesondere durch Belüften. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das vollständige Belüften im Randbereich der Einbuchtung (27) erfolgt Verfahren nach einem der Ansprüche 7 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdruckabbau im Zentralbereich mehrstufig erfolgt. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 - 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfolie zunächst im Zentral be re ich der Verpackungsmulde anliegt. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 - 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Sequenz der Unterdruckminderung im Zentralbereich (32) und im Randbereich (33) druck- und/oder zeitgesteuert wird.
PCT/EP2023/077415 2022-10-04 2023-10-04 Siegelwerkzeug für eine skinverpackung WO2024074541A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022210468 2022-10-04
DE102022210468.4 2022-10-04

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024074541A1 true WO2024074541A1 (de) 2024-04-11

Family

ID=88291233

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2023/077415 WO2024074541A1 (de) 2022-10-04 2023-10-04 Siegelwerkzeug für eine skinverpackung

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2024074541A1 (de)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS50141484A (de) * 1974-04-27 1975-11-13
DE3342171A1 (de) * 1982-11-22 1984-05-24 W.R. Grace & Co., New York, N.Y. Vakuum-folienverpackung
WO2013127963A1 (de) 2012-02-29 2013-09-06 Gea Cfs Germany Gmbh Verpackungsmaschine mit einem auswechselbaren werkzeug
EP2815983B1 (de) * 2013-06-18 2017-07-05 Jörg von Seggern Maschinenbau GmbH Verfahren und Vorrichtung zum Versiegeln von Schalen mit Folie

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS50141484A (de) * 1974-04-27 1975-11-13
DE3342171A1 (de) * 1982-11-22 1984-05-24 W.R. Grace & Co., New York, N.Y. Vakuum-folienverpackung
WO2013127963A1 (de) 2012-02-29 2013-09-06 Gea Cfs Germany Gmbh Verpackungsmaschine mit einem auswechselbaren werkzeug
EP2815983B1 (de) * 2013-06-18 2017-07-05 Jörg von Seggern Maschinenbau GmbH Verfahren und Vorrichtung zum Versiegeln von Schalen mit Folie

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1984250B1 (de) Verpackungsmaschine für die herstellung einer verpackung mit einem rücksprung in dem verpackungsmuldenrand
EP1521706B1 (de) Verfahren und verpackungsmaschine zum verpacken eines in einer schale befindlichen produktes
EP2788259B1 (de) Verpackungsmaschine mit einem kombinierten form- und siegelwerkzeug
EP2251264B1 (de) Verpackungsmaschine und Verfahren zum Verschließen von Behältern mit Deckeln
EP2251265B1 (de) Verpackungsmaschine
CH464775A (de) Verfahren zum Verpacken von Ware, insbesondere Essware, unter Einschluss von Schutzgas und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens
EP2960165B1 (de) Tiefziehverpackungsmaschine und Verfahren
EP1481789A2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Verpackungsbehältern aus Kunststoff, Verpackungsmaschine und Verpackungsbehälter
EP3405399B1 (de) Siegelwerkzeug, verpackungmachine und verfahren zur herstellung eine skinverpackung
EP2969513A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur herstellung von verbundplatten unter ausbildung eines vakuumsacks
WO2017001114A1 (de) Verfahren zum verbinden eines strukturelements mit einer verpackungsmulde
DE102012018974A1 (de) Tiefziehverpackungsmaschine mit Stempelformung
EP3390234A1 (de) Formwerkzeug mit geteilter formschale
WO2024074541A1 (de) Siegelwerkzeug für eine skinverpackung
EP3446989B1 (de) Verpackungsmaschine zur herstellung einer mehrlagenpackung
EP3380405B2 (de) Reduzierung des kammervolumens bei ziehtiefenanpassung in der siegelstation mittels einer aufblasbaren dichtung
EP4155056A1 (de) Formstation für eine tiefziehverpackungsmaschine, tiefziehverpackungsmaschine, deren verwendung sowie verfahren zum tiefziehen einer kunststofffolie
EP1497101B1 (de) Verfahren zum tiefziehen von verformbaren materialien sowie befüllen des ausgeformten körpers
EP2905232A1 (de) Siegelwerkzeugoberteil einer Schalenverschließmaschine und entsprechendes Verfahren
DE19917442A1 (de) Vorrichtung zum Herstellen von Verpackungen
EP4168313A1 (de) Verpackungsmaschine mit stanze
WO2015169830A1 (de) Verpackungsmaschine mit vakuumsteuermodul bestehend aus einheitlichen ventilblöcken
WO2022084235A2 (de) Längsdüsenanordnung
WO2017102541A1 (de) Verpackungsmaschine und verfahren zur herstellung von vakuumierten verpackungen
DE102022110134A1 (de) VERFAHREN ZUM VERPACKEN VON PRODUKTEN UND VERSCHLIEßSTATION FÜR VERPACKUNGEN

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23785767

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1