Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Verpackungstechnik. Sie betrifft ein Verfahren zum Aufschrumpfen eines Schrumpfteils auf einen Behälter, bei welchem Verfahren das Schrumpfteil lose über den Behälter gestülpt und durch Hitzeeinwirkung vollständig an den Behälter angeschrumpft wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Verfahren der eingangs genannten Art sind beispielsweise aus den Druckschriften DE-C2 4 016 317, DE-OS 2 423 629, DE-A1 3 214 014 oder DE-C2 3 111 118 bekannt.
Stand der Technik
Es ist seit langem üblich, Weinflaschen oder auch Flaschen anderen Inhalts, die nach dem Füllen mit einem Korken oder dgl. verschlossen sind, mit so genannten Flaschenkapseln zu versehen. Derartige Flaschenkapseln, die einen Kopf- und einen Mantelteil aufweisen, werden lose über den Flaschenkopf und Flaschenhals gestülpt und anschliessend so verformt, dass sie eng an Flaschenkopf und -hals anliegen. Auf dem Markt sind derzeit zwei in der Anwendungstechnik grundsätzlich verschiedene Flaschenkapseln: Metallkapseln aus Zinn oder Aluminium werden mittels eines rotierenden Kopfes auf den Flaschenhals aufgerollt. Schrumpfkapseln aus einer bei Hitzeeinwirkung schrumpfenden Kunststofffolie (z.B. PVC) werden demgegenüber unter Hitzeeinwirkung an den Flaschenhals angeschrumpft.
Die angerollten Metallkapseln weisen vom optischen Eindruck her den höchsten Qualitätsstandard auf. Sie sind im Kopf- und Mantelteil praktisch faltenfrei. Bei der Anwendung der Schrumpfkapseln ergeben sich dagegen häufig Qualitätsprobleme, die anhand der Fig. 1a bis 1d erläutert werden können. Ausgangspunkt des Schrumpfprozesses ist eine gefüllte und verschlossene (verkorkte) Flasche 10 mit einem Flaschenhals 11 und einem Flaschenkopf 12, in welchem die Flaschenöffnung 13 angeordnet ist (Fig. 1a). Über den Flaschenkopf 12 wird nun lose eine (becherförmige oder konische) Schrumpfkapsel 14 gestülpt (Fig. 1b). Die Schrumpfkapsel 14 ist aus einer Folie geformt und entlang einer Mantellinie verklebt. Auf der Oberseite ist sie durch eine Kopfscheibe 15 (aus Aluminiumfolie) verschlossen.
Die Schrumpfkapsel hat einen (zylindrischen) Kopfteil 16a mit einer Schulter und einen daran nach unten anschliessenden leicht konischen Mantelteil 16c. Beide Teile sind durch umlaufende Sicke 16b voneinander getrennt. Durch diese Konfiguration ist gewährleistet, dass sich die Schrumpfkapseln 14 leicht zusammenstecken und entstapeln lassen und so vor der Anwendung Platz sparend gelagert, transportiert und aufgesetzt werden können.
Zum Anschrumpfen der Schrumpfkapsel 14 an den Flaschenhals 11 und Flaschenkopf 12 wird nun die Flasche 10 mit der lose übergestülpten Schrumpfkapsel 14 in einem Schrumpftunnel oder einem Schrumpfkopf einer Hitzeeinwirkung durch Wärmestrahlung und/oder Heissluft ausgesetzt (Fig. 1c). Die Hitze wirkt dabei möglichst gleichmässig auf die gesamte Schrumpfkapsel 14 ein. Bei dieser Art des Aufschrumpfens geschieht es regelmässig, dass die Schrumpfkapseln 14 während des Schrumpfprozesses am Flaschenhals 11 aufsteigen und im Kopfteil 16a horizontale Falten bilden. Auch schrumpft der Mantelteil 16c selten faltenfrei an den Flaschenhals 11 an. Darüber hinaus verläuft die Mantellinie am unteren Rand nicht horizontal im Umfang.
Ein besonderes Problem ist das Aufsteigen der Schrumpfkapsel. Während des Eintauchens der Schrumpfkapsel in die heisse Zone des Schrumpftunnels bzw. des Schrumpfkopfes springt die Kapsel durch die plötzliche Hitzeeinwirkung ruckartig in die Höhe. Der dabei entstehende Leerraum im Kopfteil zieht sich unter der Hitze unterhalb der Kopfscheibe 15 zusammen. Es entsteht ein hohler Ansatz 17 (Fig. 1d), der in Fachkreisen wegen seiner Form als so genannter "Doktorhut" bekannt ist. Man hat bislang auf verschiedene Weise versucht, die Schrumpfkapseln 14 während des Aufschrumpfens am Aufsteigen zu hindern.
Werden die Flaschen 10 gemäss Fig. 2 zum Aufschrumpfen durch einen geheizten linearen Schrumpftunnel 18 bewegt, wie er z.B. in der DE-OS 2 423 629 beschrieben ist, ist es denkbar, die Schrumpfkapseln 14 mittels Niederhaltern in Form von Rollen 19 (oder Schienen) am Aufsteigen zu hindern. Werden die Flaschen 10 gemäss Fig. 3a (Beginn des Schrumpfprozesses) und Fig. 3b (Ende des Schrumpfprozesses) in den geheizten Innenraum 21 eines Schrumpfkopfes 20 eingetaucht, ist es denkbar, die Schrumpfkapseln 14 mittels eines stempelartigen (meist gekühlten) Niederhalters 22 am Aufsteigen zu hindern. Der Niederhalter 22 kann dabei an einer beweglichen Stange 23 zusammen mit der Flasche 10 und bei gleichzeitiger Fixierung der übergestülpten Schrumpfkapsel 14 auf dem Flaschenkopf 12 in den Innenraum 21 eingeführt werden.
Der Niederhalter 22 drückt dabei mit seinem Eigengewicht auf die Schrumpfkapsel 14.
Praktische Erfahrungen zeigen, dass alle Niederhaltesysteme in (linearen) Schrumpftunnels und (rotierenden) Schrumpfköpfen keine wesentlichen Verbesserungen bringen. Niederhalter in allen bekannten Formen komplizieren den Aufbau und die Konstruktion der Schrumpfsysteme. Die Hitzeeinwirkung beschränkt die Lebensdauer der für die Niederhalter verwendeten Gleitlager. Zu heisse Niederhalter zerstören die Kopfscheibensiegelung. Rollen 19 als Niederhalter in linearen Schrumpftunnels (Fig. 2) ermöglichen kein lückenloses Niederhalten. Durchgehende Schienen gewährleisten zwar ein lückenloses Niederhalten, erzeugen jedoch einen erheblichen Reibungswiderstand und Verbrennungen der Kopfscheibe 15.
Die beste Schrumpfqualität wird derzeit mit einem Karussell von rotierenden Schrumpfköpfen erreicht. Hier taucht während dem Rundlauf die Flasche 10 mit der aufgesetzten (übergestülpten) Schrumpfkapsel 14 langsam in den heissen Schrumpfkopf 20 ein (Fig. 3a). Der Niederhalter 22 liegt während dem Einfahren in den heissen Schrumpfkopf 20 auf dem Kapselkopf auf und verhindert somit ein Hochsteigen der Kapsel. Das hat jedoch den Nachteil, dass der aufliegende (meist gekühlte) Niederhalter 22 den Kopfteil der Schrumpfkapsel an wichtigen Stellen vor der Hitze abdeckt und damit den Schrumpfprozess an diesen Stellen behindert.
Insgesamt haben Versuche gezeigt, dass eine Schrumpfkapsel auf der Basis der vorhandenen Schrumpftechnik mit linearen und rotativen Schrumpfgeräten den Anforderungen des Marktes nicht genügt und die Qualität des optischen Aussehens einer geschrumpften Kapsel mit dem Standard einer angerollten Metallkapsel nicht annähernd vergleichbar ist. Ähnliche Nachteile ergeben sich auch, wenn an Stelle der oben geschlossenen Schrumpfkapseln oben offene Hülsen angeschrumpft werden.
Darstellung der Erfindung
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Aufschrumpfverfahren zu schaffen, welches eine den gerollten Metallkapseln vergleichbare Qualität ermöglicht, einfach und mit gleich bleibendem Erfolg durchzuführen ist, und darüber hinaus durch einfache Nachrüstung auch auf bestehenden Systemen und Anlagen durchgeführt werden kann. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.
Die Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, das Schrumpfteil nach dem Überstülpen zunächst in einem ersten Schrumpfschritt in einem ersten Teilbereich des Schrumpfteils an den Behälter angeschrumpft wird, wobei das Schrumpfteil in einem zweiten, von dem ersten Teilbereich verschiedenen, Teilbereich in seiner Position relativ zum Behälter festgehalten wird, und dass das teilweise angeschrumpfte Schrumpfteil in einem zweiten Schrumpfschritt vollständig an den Behälter angeschrumpft wird. Durch den vorgeschalteten ersten Schrumpfschritt wird das Schrumpfteil partiell an den Behälter angeschrumpft und dadurch für den nachfolgenden zweiten Schrumpfschritt fixiert, sodass beim zweiten Schrumpfschritt der Einsatz der problematischen Nie derhalter im Bereich der heissen Schrumpfzone vermieden werden kann.
Das Festhalten beim ersten Schrumpfschritt kann dagegen ausserhalb der heissen Zone erfolgen und unterliegt damit nicht den Einschränkungen und Nachteilen der bisher eingesetzten Niederhalter. Der erste Schrumpfschritt kann bei bereits vorhandenen Schrumpfanlagen auf einfache Weise dem vorhandenen Schrumpfprozess vorgeschaltet werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren lässt sich für die verschiedensten Behälter und Schrumpfteile einsetzen. Gemäss einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist jedoch der Behälter eine Flasche mit einem Flaschenhals und einem Flaschenkopf, und wird das Schrumpfteil über den Flaschenkopf und Flaschenhals gestülpt und an den Flaschenkopf und Flaschenhals angeschrumpft. In einer bevorzugten Weiterbildung dieser Ausführungsform wird als Schrumpfteil eine oben geschlossene Schrumpfkapsel verwendet.
Eine zweite bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schrumpfkapsel einen Kopfteil und einen an den Kopfteil nach unten hin anschliessenden Mantelteil aufweist, und dass die Schrumpfkapsel in dem ersten Schrumpfschritt im Bereich des Kopfteils angeschrumpft wird, während sie im Bereich des Mantelteils festgehalten wird. Hierdurch ist es möglich, für das Vorschrumpfen im ersten Schrumpfschritt die herkömmliche Schrumpftechnik mit Schrumpftunnel oder Schrumpfkopf einzusetzen. Die Flasche mit der aufgesetzten Schrumpfkapsel taucht dabei weniger tief (nur mit dem Kopfteil) in den geheizten Innenraum ein, während unterhalb des Innenraums Haltevorrichtungen angeordnet werden können, welche die Schrumpfkapsel im (nicht erhitzten) Mantelteil am Flaschenhals festhalten bzw. festklemmen.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine heizbare, nach unten offene Zone umfasst, und dass unterhalb der Zone Mittel zum Festhalten des Schrumpfteils relativ zum Behälter angeordnet sind. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ermöglicht ein von der Hitzeeinwirkung unbeeinträchtigtes Festhalten des Schrumpfteiles für das partielle Vorschrumpfen.
Eine erste bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die heizbare Zone der Innenraum eines relativ zum Behälter vertikal verfahrbaren Schrumpfkopfes ist. Hierdurch lassen sich mit relativ geringer Heizleistung und sehr kompaktem Aufbau kleinere bis mittlere Stückzahlen von Behältern mit dem Schrumpfteil ausrüsten. Darüber hinaus lässt sich die Heizleistung leicht und gut regeln, wodurch eine gleich bleibend gute Schrumpfqualität erreicht wird. Eine Einstellung bzw. Regelung ist aber auch durch Veränderung der Distanz des Schrumpfkopfes zum Flaschenoberteil möglich.
Eine zweite bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die heizbare Zone der Innenraum eines ortsfestes Schrumpftunnels ist, durch welchen der Behälter bewegt wird. Durch diese lineare und kontinuierlich arbeitende Anordnung lassen sich sehr gut grosse Stückzahlen von Behältern mit dem Schrumpfteil ausrüsten. Ein Minimum an bewegten Teilen gewährleistet dabei eine hohe Verfügbarkeit der Anlage.
Das Festhalten der Schrumpfteile relativ zum Behälter während des ersten Schrumpfschrittes kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Gemäss einer bevorzugten besonders einfachen Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung umfassen die Festhaltemittel eine oder mehrere Klemmvorrichtungen, welche das Schrumpfteil für die Dauer des ersten Schrumpfschrittes am Behälter festklemmen. Eine gute Klemmwirkung bei gleichzeitiger Schonung des Schrumpfteiles ergibt sich, wenn in einer bevorzugten Weiterbildung dieser Ausführungsform die Klemmvorrichtungen schwenkbar gelagerte Rollen oder Kugeln umfassen.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zum fortlaufenden Aufschrumpfen von Schrumpfteilen auf eine Mehrzahl Behälter entlang einer Produktionslinie, wobei innerhalb der Produktionslinie eine Aufsetzstation vorgesehen ist, in welcher die Schrumpfteile einzeln über die Behälter gestülpt werden, und hinter der Aufsetzstation eine Schrumpfstation zum vollständigen Anschrumpfen der Schrumpfteile an die Behälter vorgesehen ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Aufsetzstation und der Schrumpfstation eine Vorschrumpfstation angeordnet ist, welche wenigstens eine heizbare, nach unten offene Zone umfasst, und in welcher unterhalb der Zone Mittel zum Festhalten der Schrumpfteile relativ zu den Behältern angeordnet sind.
Eine erste bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die heizbare Zone der Innenraum eines relativ zu den Behältern vertikal verfahrbaren Schrumpfkopfes ist.
Eine zweite bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Vorschrumpfstation mehrere Schrumpfköpfe in einem Karussell angeordnet sind.
Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Kurze Erläuterung der Figuren
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1a-d schematisch verschiedene Phasen eines Aufschrumpfprozesses für (teilweise gezeigte) Flaschen nach dem Stand der Technik ohne Niederhalter und mit dadurch veranlasster Ausbildung eines "Doktorhutes";
Fig. 2 schematisch das Aufschrumpfen in einem linearen Schrumpftunnel mit Rollen als Niederhaltern nach dem Stand der Technik;
Fig. 3a, b schematisch das Aufschrumpfen in einem Schrumpfkopf mit stempelförmigem Niederhalter nach dem Stand der Technik zu Beginn (a) und nach Beendigung (b) des Aufschrumpfprozesses;
Fig. 4a-d schematisch verschiedene Phasen eines Vorschrumpfprozesses in einem Schrumpfkopf gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 5 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Anlage nach der Erfindung zur fortlaufenden Ausstattung von Flaschen mit Schrumpfkapseln in einer Schrumpfstation mit Schrumpftunnel und vorgeschalteter einzelner Vorschrumpfstation;
Fig. 6 schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel einer Anlage nach der Erfindung für kleinere Leistungen (bis 3000 Flaschen/h) mit einer Schrumpfstation, die jeweils einen Schrumpfkopf für das Vor- und Nachschrumpfen umfasst, und in der die Flaschen in einem intermittierenden Betrieb für die Schrumpfvorgänge jeweils gestoppt werden;
und
Fig. 7 schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel einer Anlage nach der Erfindung für grössere Leistungen (ab 3000 Flaschen/h), bei welcher das Vorschrumpfen kontinuierlich in einem mehrere einzelne Stationen umfassenden Karussell ausgeführt wird.
Wege zur Ausführung der Erfindung
In Fig. 4a-d sind schematisch verschiedene Phasen eines Vorschrumpfprozesses für eine Flasche in einem Schrumpfkopf gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben. Der Flasche 10, von der nur der Flaschenhals 11 und der Flaschenkopf 12 mit der Flaschenöffnung 13 dargestellt ist (Fig. 4a), wird zunächst lose eine Schrumpfkapsel 14 übergestülpt bzw. aufgesetzt (Fig. 4b). Dieser Schritt ist identisch mit dem in Fig. 1a und b beschriebenen. Für den Aufsetzvorgang können daher bekannte Aufsetzstationen verwendet werden, wie sie beispielsweise als Kapselspender in der DE-A1 3 214 014 (Fig. 1) gezeigt sind. Desgleichen können an sich bekannte Schrumpfkapseln 14 eingesetzt werden, die z.B. aus einer schrumpffähigen (gereckten) PVC-Folie hergestellt sind.
Die Schrumpfkapseln 14 werden üblicherweise aus einem Folienzuschnitt durch Wickeln und anschliessendes Verkleben entlang der Seitennaht hergestellt. Die Schrumpfkapsel 14 umfasst einen Kopfteil 16a und einen leicht konischen Mantelteil 16c, die durch eine umlaufende Sicke 16b getrennt sind. Der Kopfteil 16a ist nach oben hin durch eine aufgesetzte (runde) Kopfscheibe 15 aus Aluminium- oder Kunststofffolie abgeschlossen. Die Schrumpfkapsel 14 ist von aussen oder innen bedruckt und kann im Bereich der Kopfscheibe 15 auch Prägemuster und/oder einen Druck aufweisen. Der Innendurchmesser im Kopfteil der Schrumpfkapsel 14 ist üblicherweise grösser gewählt als der maximale Aussendurchmesser der Bandmündung, sodass die Schrumpfkapsel 14 lose über den Flaschenkopf 12 gestülpt werden kann.
Das lose Überstülpen ist vor allem wichtig, wenn die Schrumpfkapseln maschinell aufgesetzt werden sollen.
Die Flasche 10 mit der aufgesetzten Schrumpfkapsel wird nun gemäss Fig. 4c einem Vorschrumpfprozess zugeführt. Dazu wird die lose auf dem Flaschenkopf 12 sitzende Schrumpfkapsel 14 im Bereich des Mantelteils 16c, der sich auf der Höhe des Flaschenhalses 11 befindet, mittels einer geeigneten Vorrichtung relativ zur Flasche fixiert, damit sie beim Vorschrumpfen nicht am Flaschenhals 11 aufsteigen kann. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 4c umfasst die Vorrichtung mehrere um den Flaschenhals 11 herum angeordnete Klemmvorrichtungen 26, 27, welche die Schrumpfkapsel 14 am Flaschenhals 11 festklemmen. Damit mögliche Druckbilder auf der Aussenseite des Mantelteils 16c beim Festklemmen nicht beschädigt werden, sind die Klemmvorrichtungen 26, 27 jeweils mit Rollen 26a, 27a ausgestattet, die drehbar an den Enden von verschwenkbaren Schwenkarmen 26b, 27b gelagert sind.
Zum Festklemmen fährt die Flasche 10 mit der aufgesetzten Schrumpfkapsel 14 von unten zwischen die Klemmvorrichtungen 26, 27, die dann zum Flaschenhals 11 hin nach unten verschwenkt werden, sodass die Rollen 26a, 27a den Mantelteil 16c der Schrumpfkapsel 14 lokal an den Flaschenhals 11 pressen. An Stelle der Rollen 26a, 27a können ebenso gut auch Klemmzangen eingesetzt werden.
Sobald die Schrumpfkapsel 14 auf dem Flaschenkopf 12 auf diese Weise festgeklemmt und gegen ein Aufsteigen gesichert ist, taucht die Flasche 10 mit der Schrumpfkapsel 14 partiell in den geheizten Innenraum 25 eines Schrumpfkopfes 24 ein, dessen Hitze - angedeutet durch die Pfeile - auf den Kopfteil 16a der Schrumpfkapsel 14 einwirkt und dort im oberen Bereich ein Anschrumpfen der Kapsel an den Flaschenkopf 12 bewirkt (Fig. 4d). Der untere Bereich der Schrumpfkapsel 14, insbesondere der Mantelteil 16c, in welchem die Kapsel mittels der Klemmvorrichtungen 26, 27 festgehalten wird, ist von der Hitzeeinwirkung nicht betroffen. Dies kann insbesondere dadurch sichergestellt werden, dass unterhalb des Schrumpfkopfes ein thermisch anschirmender Hitzeschutz 37 angeordnet ist. Dasselbe gilt für die Klemmvorrichtungen 25, 27.
Dies hat einerseits zur Folge, dass die Klemmvorrichtungen 26, 27 einfach ausgeführt werden können und eine hohe Lebensdauer aufweisen. Dies hat andererseits aber auch zur Folge, dass die Klemmvorrichtungen 26, 27 weder die Kapsel beschädigen (weil sie selbst nicht heiss sind), noch den Schrumpfvorgang stören, weil während des Festhaltens in diesem Bereich gar kein Schrumpfvorgang stattfindet. Dadurch, dass der Schrumpfkopf 25 nur einen kleinen Bereich der Schrumpfkapsel 14 vorschrumpfen muss, kann die thermische Leistung des Schrumpfkopfes 25 klein und damit gut regelbar gewählt werden. Alternativ ist eine Regelung auch durch die Veränderung der vertikalen Distanz des Schrumpfkopfes 25 möglich.
Wie bereits erwähnt, wird die Schrumpfkapsel beim Vorschrumpfen gemäss Fig. 4 nur in einem oberen Bereich des Kopfteils 16a an den Flaschenkopf 12 angeschrumpft. Bei einer beispielhaften Kapsellänge von ca. 60 mm beträgt der Anschrumpfbereich nur wenige Millimeter, z.B. 5-15 mm. Diese Anschrumpflänge beim Vorschrumpfen reicht vollständig aus, um die Schrumpfkapsel 14 für den nachfolgenden herkömmlichen Schrumpfprozess ohne zusätzliche Niederhalter oder sonstige Halte- und Klemmvorrichtungen relativ zur Flasche 10 zu fixieren. Das vollständige Anschrumpfen kann dadurch erfolgen, dass die Flasche 10 mit der vorgeschrumpften Schrumpfkapsel 14 gemäss Fig. 4d vollständig in einen herkömmlichen Schrumpfkopf 20 eingetaucht wird, wie dies in Fig. 3a und 3b dargestellt ist, oder einen herkömmlichen Schrumpftunnel 18 durchläuft, wie dies in Fig. 2 wiedergegeben ist.
Es versteht sich dabei von selbst, dass in diesem Fall weder der Niederhalter 22 im Schrumpfkopf 20 (Fig. 3a, b) noch die Rollen 19 (oder Schienen) im Schrumpftunnel 18 (Fig. 2) benötigt werden, um die Schrumpfkapsel 14 am Aufsteigen zu hindern, weil ja das Vorschrumpfen gemäss der Erfindung zu einer ausreichenden Fixierung der Schrumpfkapsel 14 an der Flasche 10 führt.
Die Einführung eines Vorschrumpfschrittes zum Fixieren der Schrumpfkapsel führt überraschenderweise zu Schrumpfergebnissen, die von der Gleichmässigkeit und optischen Qualität her den mit bisherigen Verfahren erzielten Ergebnissen weit überlegen sind. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass der erfindungsgemässe Vorschrumpfschritt auf einfache Weise nachgerüstet und ohne grosse Änderungen und Probleme in bereits vorhanden Anschrumpfsysteme eingefügt werden kann. Darüber hinaus kann in den bereits vorhandenen Schrumpfsystemen auf die problematischen Niederhalter und andere Festhaltevorrichtungen verzichtet werden. Schliesslich können ohne Änderung dieselben Schrumpfkapseln verwendet werden, die bereits in den vorhandenen Anlagen im Einsatz sind.
Ein durch den erfindungsgemässen Vorschrumpfschritt ergänztes Anschrumpfsystem ist in einer verallgemeinerten Form schematisch in Fig. 5 wiedergegeben. In einem fortlaufenden Pro zess, der in der Darstellung der Fig. 5 aus Platzgründen in zwei Teilprozesse unterteilt ist, die durch den Pfeil verknüpft sind, werden die Flaschen 10 nacheinander mittels einer geeigneten (nicht gezeigten) Fördereinrichtung durch drei Stationen 29, 30 und 31 hindurchgeführt. In der ersten Station, der Aufsetzstation 29, werden den ankommenden Flaschen 10 die Schrumpfkapseln 14 lose übergestülpt, die aus einem Magazin entnommen und zugeführt werden. In der zweiten Station, der Vorschrumpfstation 30, wird mittels des Schrumpfkopfes 24 und der Klemmvorrichtungen 26, 27 gemäss Fig. 4b-d die Schrumpfkapsel 14 partiell angeschrumpft.
Der Vorschrumpfschritt in der dargestellten (vertikal verfahrbaren) Vorschrumpfstation 30 ist nicht kontinuierlich. Die Flaschen 10 müssen in der Vorschrumpfstation 30 gestoppt werden, wie dies weiter unten in Zusammenhang mit der Fig. 1 näher erläutert ist. Das System ist dann auf eine Leistung bis zu 3000 Flaschen/h limitiert. Die Flaschen 10 mit den partiell angeschrumpften (vorgeschrumpften) Kapseln gelangen dann von der Vorschrumpfstation 30 in die Schrumpfstation 31, die in diesem Ausführungsbeispiel als linearer Schrumpftunnel 28 ausgebildet ist. In der Schrumpfstation 31 werden die Schrumpfkapseln 14 dann vollständig und gleichmässig an den Flaschenhals 11 und Flaschenkopf 12 angeschrumpft.
Fig. 6 zeigt schematisch ein Anschrumpfsystem nach der Erfindung, welches sich besonders für kleine Leistungen mit bis zu 3000 Flaschen/h eignet. Die Flaschen 10 werden hier in Richtung der Pfeile zunächst durch eine Aufsetzstation 29 geführt, wo das Aufsetzen der Schrumpfkapseln 14 von Hand oder automatisch erfolgt. Die Flaschen 10 mit den lose aufgesetzten Schrumpfkapseln 14 gelangen dann in eine kombinierte Schrumpfstation, die mittels einer gemeinsamen Mechanik in vertikaler Richtung verfahrbar einen (kürzeren) Schrumpfkopf 24 als Vorschrumpfstation 30 und einen (längeren) Schrumpf kopf 32 als Haupt- oder Nachschrumpfstation 31 umfasst. In der Vorschrumpfstation 30 werden die Flaschen 10 mittels eines ersten Stoppers 33 gestoppt und durch Absenken des Schrumpfkopfes 24 bei gleichzeitigem Halten der Kapsel mittels der Klemmvorrichtungen 26, 27 vorgeschrumpft.
Zu gleicher Zeit wird die jeweils vorhergehende Flasche in der Nachschrumpfstation 31 mittels eines zweiten Stoppers 34 gestoppt und durch Absenken des Schrumpfkopfes 32 fertig geschrumpft. An Stelle des zweiten Schrumpfkopfes 32 kann selbstverständlich zum Nachschrumpfen (wie in Fig. 5 gezeigt) auch ein Schrumpftunnel nachgeschaltet sein.
Fig. 7 zeigt schematisch (von oben gesehen) ein Schrumpfsystem nach der Erfindung für grössere Leistungen ab 3000 Flaschen/h. Die Flaschen 10 werden in diesem Fall in der Flaschenbahn 35 zunächst durch eine Aufsetzstation 29 geführt, wo - wie bereits vorher beschrieben - die Schrumpfkapseln lose aufgesetzt werden. Die Flaschen mit den aufgesetzten Schrumpfkapseln gelangen anschliessend in eine Vorschrumpfstation 30, in der mehrere (z.B. 8) einzelne Stationen 36 in einem Karussell angeordnet sind. Die Anzahl der Stationen richtet sich dabei nach der gewünschten Leistung der Anlage. Die Flaschen 10 werden aus der Flaschenbahn 35 heraus in Richtung der eingezeichneten Pfeile im Kreis durch das Karussell der Stationen 36 geführt und dort sukzessive vorgeschrumpft.
Nach Vollendung eines Umlaufs gelangen die Flaschen wieder in die Flaschenbahn 35, auf der sie dann eine Nachschrumpfstation 31 durchlaufen, die z.B. als Schrumpftunnel 28 ausgebildet ist. Selbstverständlich können in der Anlage der Fig. 7 an Stelle des Schrumpftunnels 28 in der Vorschrumpfstation 30 ein Teil (z.B. 4) der Stationen 36 als Vorschrumpfstationen und der Rest (ebenfalls 4) als Nachschrumpfstationen ausgebildet sein. In diesem Fall findet der gesamte Schrumpfvorgang (Vorschrumpfen und Nachschrumpfen) in dem Karussell statt.
Die Grundidee der Erfindung besteht also darin, den Schrumpfprozess in zwei Phasen oder Teilprozesse aufzuteilen, nämlich in einen Vorschrumpfprozess und den eigentlichen Schrumpfprozess bzw. Nachschrumpfprozess. Beim Vorschrumpfen wird die Schrumpfkapsel im Bereich des Mantelteil an dem Flaschenhals festgeklemmt. Der Kapselkopf wird im oberen Teil so vorgeschrumpft, dass die Kapsel auf der Flasche festsitzt und nicht mehr hochsteigen kann. Das eigentliche Schrumpfen oder Nachschrumpfen kann problemlos auf allen derzeit bekannten Schrumpfsystemen mit hoher Qualitätssicherheit durchgeführt werden. Kapselniederhalter entfallen, weil die Kapsel im Kopfteil der Flasche vorgeschrumpft ist und nicht mehr hochsteigt. Durch das Wegfallen von Niederhaltern werden die linearen und rotativen Schrumpfsysteme einfacher und billiger.
Der Nachschrumpfprozess ist mit den gängigen Heissluft- oder Strahlungstunneln am einfachsten.
Der praktische Aufbau eines geeigneten Schrumpfsystems richtet sich unter anderem nach der Leistung (Flaschen pro Stunde):
Leistung bis zu 3000 Flaschen/h:
Vor- und Nachschrumpfen wird linear durchgeführt, wobei stationäre Schrumpfköpfe verwendet werden, die bei einem Flaschenstopp über der jeweiligen Flasche abgesenkt und wieder angehoben werden. Das Vorschrumpfen erfolgt mit einem Kopfsystem, das Nachschrumpfen mit einem kleinen Schrumpftunnel oder ebenfalls mit einem Schrumpfkopf (siehe Fig. 5 und 6).
Leistung bis zu 8000 Flaschen/h:
Zweckmässig ist ein lineares Vorschrumpfsystem mit einem mitlaufenden Klemmsystem für das Festklemmen der Schrumpfkapseln. Das Nachschrumpfen erfolgt in einem linearen Schrumpftunnel oder mit einem Karussell gemäss Fig. 7 oder einem kleinen Rundlaufsystem.
Leistung bis zu 12 000 Flaschen/h:
In einer ersten Variante wird ein Rundläufer (Karussell) mit 12 Einzelstationen verwendet. Für das Vorschrumpfen werden davon 3-6 Stationen benützt. Die übrigen Stationen stehen für das Nachschrumpfen zur Verfügung (Ausführungsbeispiel aus Fig. 7 ohne Schrumpftunnel 28).
In einer zweiten Variante wird das Vorschrumpfen auf einem Rundläufer mit reduzierter Anzahl von Einzelstationen durchgeführt. Das Nachschrumpfen erfolgt in einem separaten Schrumpftunnel (Fig. 7).
Leistung ab 12 000 bis zu 30 000 Flaschen/h:
Bei hohen Leistungen ab 12 000 Flaschen/h werden die Schrumpf- und andere Systeme (Kellerei-Maschinen) elektrisch zusammengekoppelt und bei Störungen wird die gesamte Leistung der Anlage geregelt und aufeinander angestimmt. Ein Rotationsschrumpfer mit z.B. 18 Schrumpfköpfen (bei 30 000 Flaschen/h) wird innerhalb von 10 s auf 1/3 der Vollleistung herunter geregelt. Die Köpfe sind auch bei stark reduzierter Leistung immer noch auf der gleichen Temperatur. Resultat ist, dass bei reduzierter Leistung die Kapseln verbrennen. Hier kann die Vorschrumpfmethode nach der Erfindung grosse Vorteile bieten. Die Temperatur für das Vorschrumpfen ist weniger hoch und die Gesamtleistung geringer. Die Temperaturtoleranz beim Vorschrumpfen ist bedeutend grösser. Durch eine Distanzregelung der Vorschrumpfheizung kann die Vorschrumpflei stung schnell angepasst werden.
Durch den Einsatz von Gasheizungen kann die Regelung ebenfalls verbessert (beschleunigt) werden.
Das Vorschrumpfsystem selbst kann in drei Varianten realisiert werden: (1) als Kopfstation bei still stehender Flasche, (2) als lineares System bei sich kontinuierlich bewegenden Flaschen und (3) auf einem Rundläufer. Bei allen drei Varianten bleibt das Prinzip gleich: Die Schrumpfkapsel wird mit bzw. an dem Flaschenhals festgeklemmt. Die Kopfpartie der Schrumpfkapsel wird auf einer Höhe von ca. 10 mm vorgeschrumpft. Die Kapsel muss dabei mit dem Kapselkopf so angeschrumpft sein, dass die Kapsel nicht mehr hochsteigen kann. Dabei muss beachtet werden, dass der heisse Schrumpfteil vom "kalten" Klemmteil ausreichend thermisch isoliert sein muss. Der Klemmteil (z.B. in Form einer Klemmzange oder der Klemmvorrichtungen 26, 27 gemäss Fig. 4c) darf nicht warm werden, weil dieser Teil den (üblicherweise bedruckten) Kapselmantel berührt.
Insgesamt ergibt sich mit der Erfindung ein einfaches und sehr wirkungsvolles Schrumpfverfahren bzw. -system, welches zu Ergebnissen von hoher Gleichmässigkeit und optischer Qualität führt, und sehr einfach nachgerüstet und in bestehende Anlagen integriert werden kann. Es versteht sich dabei von selbst, dass die Anwendung nicht auf die hier erläuterte Anschrumpfung von Schrumpfkapseln an Flaschenhälse beschränkt ist, sondern selbstverständlich auch auf andere Behälter und Schrumpfteile anwendbar ist.
Technical field
The present invention relates to the field of packaging technology. It relates to a method for shrinking a shrink part onto a container, in which method the shrink part is placed loosely over the container and completely shrunk onto the container by the action of heat. The invention further relates to an apparatus for performing the method.
Methods of the type mentioned at the outset are known, for example, from the publications DE-C2 4 016 317, DE-OS 2 423 629, DE-A1 3 214 014 or DE-C2 3 111 118.
State of the art
It has long been customary to provide wine bottles or bottles of other content, which are sealed with a cork or the like after filling, with so-called bottle caps. Bottle capsules of this type, which have a head part and a jacket part, are placed loosely over the bottle head and bottle neck and then deformed in such a way that they lie closely against the bottle head and neck. There are currently two bottle capsules that are fundamentally different in application technology: Metal capsules made of tin or aluminum are rolled onto the bottle neck by means of a rotating head. In contrast, shrink capsules made from a plastic film that shrinks when exposed to heat (e.g. PVC) are shrunk onto the bottle neck under the influence of heat.
The rolled-on metal capsules have the highest quality standard from a visual point of view. They are practically wrinkle-free in the head and coat section. When using the shrink capsules, on the other hand, quality problems often arise, which can be explained with reference to FIGS. 1a to 1d. The starting point of the shrinking process is a filled and closed (corked) bottle 10 with a bottle neck 11 and a bottle head 12, in which the bottle opening 13 is arranged (FIG. 1a). A (cup-shaped or conical) shrink capsule 14 is now loosely placed over the bottle head 12 (FIG. 1b). The shrink capsule 14 is formed from a film and glued along a surface line. On the top, it is closed by a head plate 15 (made of aluminum foil).
The shrink capsule has a (cylindrical) head part 16a with a shoulder and a slightly conical jacket part 16c adjoining it downwards. Both parts are separated from one another by circumferential bead 16b. This configuration ensures that the shrink capsules 14 can be easily plugged together and unstacked, so that they can be stored, transported and placed in a space-saving manner before use.
To shrink the shrink capsule 14 onto the bottle neck 11 and bottle head 12, the bottle 10 with the loosely placed shrink capsule 14 is now exposed to heat by heat radiation and / or hot air in a shrink tunnel or a shrink head (FIG. 1 c). The heat acts as evenly as possible on the entire shrink capsule 14. With this type of shrinking, it regularly happens that the shrink capsules 14 rise on the bottle neck 11 during the shrinking process and form horizontal folds in the head part 16a. Also, the jacket part 16c rarely shrinks to the bottle neck 11 without wrinkles. In addition, the surface line does not run horizontally at the lower edge.
A particular problem is the rising of the shrink capsule. When the shrink capsule is immersed in the hot zone of the shrink tunnel or the shrink head, the capsule jumps suddenly due to the sudden heat. The resulting empty space in the head part contracts under the heat below the head plate 15. The result is a hollow extension 17 (FIG. 1d) which is known in specialist circles because of its shape as a so-called "doctoral hat". So far, various attempts have been made to prevent the shrink capsules 14 from rising during the shrinking process.
2, the bottles 10 are moved through a heated linear shrink tunnel 18, e.g. is described in DE-OS 2 423 629, it is conceivable to prevent the shrink capsules 14 from rising by means of holding-down devices in the form of rollers 19 (or rails). If the bottles 10 are immersed in the heated interior 21 of a shrink head 20 according to FIG. 3a (beginning of the shrinking process) and FIG. 3b (end of the shrinking process), it is conceivable to climb the shrink capsules 14 by means of a stamp-like (mostly cooled) hold-down 22 to prevent. The hold-down device 22 can be inserted into the interior 21 on a movable rod 23 together with the bottle 10 and with simultaneous fixation of the shrink capsule 14 placed on the bottle head 12.
The hold-down 22 presses on the shrink capsule 14 with its own weight.
Practical experience shows that all hold-down systems in (linear) shrink tunnels and (rotating) shrink heads do not bring any significant improvements. Hold-down devices in all known forms complicate the construction and construction of the shrinking systems. The effect of heat limits the service life of the plain bearings used for the hold-down devices. Hold-down clamps that are too hot destroy the head plate seal. Rollers 19 as hold-down devices in linear shrink tunnels (FIG. 2) do not allow complete hold-down. Continuous rails ensure complete hold-down, but generate considerable frictional resistance and burns of the head disc 15.
The best shrink quality is currently achieved with a carousel of rotating shrink heads. Here the bottle 10 with the attached (put on) shrink capsule 14 is slowly immersed in the hot shrink head 20 during the rotation (FIG. 3a). The hold-down device 22 lies on the capsule head during the entry into the hot shrink head 20 and thus prevents the capsule from rising. However, this has the disadvantage that the (usually cooled) hold-down device 22 covers the head part of the shrink capsule at important points from the heat and thus hinders the shrinking process at these points.
Overall, tests have shown that a shrink capsule based on the existing shrink technology with linear and rotary shrinking devices does not meet the requirements of the market and the quality of the optical appearance of a shrink capsule is not nearly comparable to the standard of a rolled metal capsule. Similar disadvantages also arise if, instead of the shrink capsules closed at the top, open sleeves are shrunk on at the top.
Presentation of the invention
It is therefore an object of the invention to provide a shrinking process which enables a quality comparable to that of rolled metal capsules, can be carried out simply and with constant success, and can also be carried out on existing systems and systems by simple retrofitting. It is also an object of the invention to provide an apparatus for performing the method.
The object is achieved in a method of the type mentioned at the outset by shrinking the shrink-fit part in a first partial area of the shrink-fit part onto the container after being slipped on, the shrink-fit part in a second partial area different from the first partial area its position is held relative to the container, and that the partially shrinked shrink part is completely shrunk onto the container in a second shrinking step. The shrinking part is partially shrunk onto the container by the upstream first shrinking step and thereby fixed for the subsequent second shrinking step, so that in the second shrinking step the use of problematic retainers in the area of the hot shrinking zone can be avoided.
Holding on to the first shrinking step, on the other hand, can take place outside the hot zone and is therefore not subject to the restrictions and disadvantages of the hold-down devices previously used. In the case of existing shrinking systems, the first shrinking step can be easily preceded by the existing shrinking process.
The method according to the invention can be used for a wide variety of containers and shrink parts. According to a first preferred embodiment, however, the container is a bottle with a bottle neck and a bottle head, and the shrinking part is placed over the bottle head and bottle neck and shrunk onto the bottle head and bottle neck. In a preferred development of this embodiment, a shrink capsule closed at the top is used as the shrink part.
A second preferred embodiment of the method according to the invention is characterized in that the shrink capsule has a head part and a jacket part adjoining the head part downwards, and in that the shrink capsule is shrunk in the area of the head part in the first shrinking step while it is being shrunk in the area of the Sheath part is held. This makes it possible to use the conventional shrinking technique with shrink tunnel or shrink head for pre-shrinking in the first shrinking step. The bottle with the attached shrink capsule dips less deeply (only with the head part) into the heated interior, while holding devices can be arranged below the interior which hold or clamp the shrink capsule in the (unheated) jacket part on the bottle neck.
The device according to the invention for carrying out the method is characterized in that the device comprises a heatable zone which is open at the bottom, and that means for holding the shrink part relative to the container are arranged below the zone. The device according to the invention enables the heat-shrinkable part to be held in place by the heat for partial pre-shrinking.
A first preferred embodiment of the device according to the invention is characterized in that the heatable zone is the interior of a shrink head which can be moved vertically relative to the container. As a result, small to medium quantities of containers can be equipped with the shrinking part with a relatively low heating output and a very compact construction. In addition, the heating output can be easily and well controlled, which ensures consistently good shrink quality. An adjustment or regulation is also possible by changing the distance of the shrink head to the bottle top.
A second preferred embodiment of the device according to the invention is characterized in that the heatable zone is the interior of a fixed shrink tunnel through which the container is moved. This linear and continuously working arrangement allows large numbers of containers to be equipped with the shrink part. A minimum of moving parts ensures high availability of the system.
The shrinking parts can be held relative to the container during the first shrinking step in different ways. According to a preferred, particularly simple embodiment of the device according to the invention, the holding means comprise one or more clamping devices which clamp the shrinking part to the container for the duration of the first shrinking step. A good clamping effect with simultaneous protection of the shrinking part is obtained if, in a preferred development of this embodiment, the clamping devices comprise swivel-mounted rollers or balls.
The device according to the invention for continuously shrinking shrink parts onto a plurality of containers along a production line, a placement station being provided within the production line, in which the shrink parts are individually placed over the containers, and a shrink station behind the placement station for completely shrinking the shrink parts onto the containers is provided, characterized in that a pre-shrinking station is arranged between the placement station and the shrinking station, which comprises at least one heatable zone which is open at the bottom and in which means for holding the shrinking parts relative to the containers are arranged below the zone.
A first preferred embodiment of the device according to the invention is characterized in that the heatable zone is the interior of a shrink head which can be moved vertically relative to the containers.
A second preferred embodiment of the device according to the invention is characterized in that a plurality of shrink heads are arranged in a carousel within the pre-shrinking station.
Further embodiments result from the dependent claims.
Brief explanation of the figures
The invention will be explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments in connection with the drawing. Show it:
Fig. 1a-d schematically different phases of a shrinking process for (partially shown) bottles according to the prior art without hold-down and with the formation of a "doctor's hat" caused thereby;
2 schematically shows the shrinking in a linear shrink tunnel with rollers as hold-down devices according to the prior art;
3a, b schematically show the shrinking in a shrinking head with a stamped hold-down according to the prior art at the beginning (a) and after completion (b) of the shrinking process;
4a-d schematically different phases of a pre-shrinking process in a shrinking head according to a preferred embodiment of the invention;
5 schematically shows a first exemplary embodiment of a system according to the invention for continuously equipping bottles with shrink capsules in a shrinking station with a shrinking tunnel and an upstream individual pre-shrinking station;
Fig. 6 schematically shows a second embodiment of a system according to the invention for lower capacities (up to 3000 bottles / h) with a shrinking station, each comprising a shrinking head for pre-shrinking and post-shrinking, and in which the bottles are in an intermittent operation for the shrinking processes be stopped in each case;
and
Fig. 7 schematically shows a third embodiment of a system according to the invention for larger capacities (from 3000 bottles / h), in which the shrinking is carried out continuously in a carousel comprising several individual stations.
Ways of Carrying Out the Invention
4a-d schematically show different phases of a pre-shrinking process for a bottle in a shrinking head according to a preferred embodiment of the invention. The bottle 10, of which only the bottle neck 11 and the bottle head 12 is shown with the bottle opening 13 (FIG. 4a), is first loosely put or placed on a shrink capsule 14 (FIG. 4b). This step is identical to that described in FIGS. 1a and b. Known placement stations can therefore be used for the placement process, as are shown, for example, as capsule dispensers in DE-A1 3 214 014 (FIG. 1). Likewise, shrink capsules 14 known per se can be used, e.g. are made from a shrinkable (stretched) PVC film.
The shrink capsules 14 are usually produced from a film blank by winding and then gluing along the side seam. The shrink capsule 14 comprises a head part 16a and a slightly conical jacket part 16c, which are separated by a circumferential bead 16b. The head part 16a is closed at the top by an attached (round) head disc 15 made of aluminum or plastic film. The shrink capsule 14 is printed from the outside or inside and can also have embossed patterns and / or a print in the region of the head disc 15. The inside diameter in the head part of the shrink capsule 14 is usually chosen to be larger than the maximum outside diameter of the band mouth, so that the shrink capsule 14 can be placed loosely over the bottle head 12.
Loose fitting is particularly important if the shrink capsules are to be attached mechanically.
The bottle 10 with the shrink capsule attached is now fed to a pre-shrinking process according to FIG. 4c. For this purpose, the shrink capsule 14, which is loosely seated on the bottle head 12, is fixed relative to the bottle in the region of the jacket part 16 c, which is located at the level of the bottle neck 11, so that it cannot rise on the bottle neck 11 during the shrinking. In the exemplary embodiment in FIG. 4 c, the device comprises a plurality of clamping devices 26, 27 arranged around the bottle neck 11, which clamp the shrink capsule 14 on the bottle neck 11. So that possible printed images on the outside of the jacket part 16c are not damaged when clamping, the clamping devices 26, 27 are each equipped with rollers 26a, 27a, which are rotatably mounted at the ends of pivotable swivel arms 26b, 27b.
For clamping, the bottle 10 with the attached shrink capsule 14 moves from below between the clamping devices 26, 27, which are then pivoted downward towards the bottle neck 11, so that the rollers 26a, 27a press the jacket part 16c of the shrink capsule 14 locally onto the bottle neck 11. Instead of the rollers 26a, 27a, clamping pliers can also be used as well.
As soon as the shrink capsule 14 is clamped on the bottle head 12 in this way and secured against rising, the bottle 10 with the shrink capsule 14 is partially immersed in the heated interior 25 of a shrink head 24, the heat of which - indicated by the arrows - on the head part 16 a the shrink capsule 14 acts and causes the capsule to shrink onto the bottle head 12 in the upper region (FIG. 4d). The lower region of the shrink capsule 14, in particular the jacket part 16c, in which the capsule is held by means of the clamping devices 26, 27, is not affected by the heat. This can be ensured in particular by arranging a thermally shielding heat protection 37 below the shrink head. The same applies to the clamping devices 25, 27.
On the one hand, this has the consequence that the clamping devices 26, 27 can be designed simply and have a long service life. On the other hand, however, this also means that the clamping devices 26, 27 neither damage the capsule (because they are not themselves hot) nor interfere with the shrinking process, because no shrinking process takes place in this area during holding. Because the shrink head 25 only has to shrink a small area of the shrink capsule 14, the thermal output of the shrink head 25 can be selected to be small and thus easy to control. Alternatively, regulation is also possible by changing the vertical distance of the shrink head 25.
As already mentioned, the shrink capsule is shrunk onto the bottle head 12 only in an upper region of the head part 16a during the pre-shrinking according to FIG. 4. With an exemplary capsule length of approx. 60 mm, the shrink area is only a few millimeters, e.g. 5-15 mm. This shrink-on length during pre-shrinking is completely sufficient to fix the shrink capsule 14 relative to the bottle 10 for the subsequent conventional shrinking process without additional hold-down devices or other holding and clamping devices. The complete shrinking can take place by completely immersing the bottle 10 with the pre-shrunk shrink capsule 14 according to FIG. 4d in a conventional shrinking head 20, as shown in FIGS. 3a and 3b, or through a conventional shrinking tunnel 18, as shown in FIG Fig. 2 is shown.
It goes without saying that in this case neither the hold-down device 22 in the shrinking head 20 (FIGS. 3a, b) nor the rollers 19 (or rails) in the shrinking tunnel 18 (FIG. 2) are required in order to ascend the shrink capsule 14 to prevent, because the shrinking according to the invention leads to a sufficient fixation of the shrink capsule 14 on the bottle 10.
The introduction of a pre-shrinking step to fix the shrink capsule surprisingly leads to shrinking results that are far superior to the results achieved with previous methods in terms of uniformity and optical quality. It is particularly advantageous that the pre-shrinking step according to the invention can be easily retrofitted and inserted into existing shrinking systems without major changes and problems. In addition, the problematic hold-down devices and other holding devices can be dispensed with in the existing shrink systems. Finally, the same shrink capsules that are already in use in the existing systems can be used without modification.
A shrink-on system supplemented by the pre-shrinking step according to the invention is shown schematically in a generalized form in FIG. 5. In a continuous process, which in the illustration in FIG. 5 is divided into two sub-processes for space reasons, which are linked by the arrow, the bottles 10 are moved in succession by means of a suitable conveyor device (not shown) through three stations 29, 30 and 31 passed. In the first station, the placement station 29, the incoming bottles 10 are loosely put on the shrink capsules 14, which are removed from a magazine and fed. In the second station, the pre-shrinking station 30, the shrink capsule 14 is partially shrunk on by means of the shrinking head 24 and the clamping devices 26, 27 according to FIGS. 4b-d.
The pre-shrinking step in the illustrated (vertically movable) pre-shrinking station 30 is not continuous. The bottles 10 must be stopped in the pre-shrinking station 30, as is explained in more detail below in connection with FIG. 1. The system is then limited to an output of up to 3000 bottles / h. The bottles 10 with the partially shrunk (pre-shrunk) capsules then pass from the pre-shrinking station 30 into the shrinking station 31, which in this exemplary embodiment is designed as a linear shrinking tunnel 28. In the shrinking station 31, the shrink capsules 14 are then shrunk completely and evenly onto the bottle neck 11 and bottle head 12.
Fig. 6 shows schematically a shrinking system according to the invention, which is particularly suitable for small capacities with up to 3000 bottles / h. The bottles 10 are first guided in the direction of the arrows through a placement station 29, where the shrink capsules 14 are placed by hand or automatically. The bottles 10 with the loosely placed shrink capsules 14 then arrive in a combined shrinking station, which comprises a (shorter) shrinking head 24 as the pre-shrinking station 30 and a (longer) shrinking head 32 as the main or post-shrinking station 31 by means of a common mechanism that can be moved in the vertical direction. In the pre-shrinking station 30, the bottles 10 are stopped by means of a first stop 33 and pre-shrunk by lowering the shrinking head 24 while holding the capsule by means of the clamping devices 26, 27.
At the same time, the respective previous bottle is stopped in the post-shrinking station 31 by means of a second stop 34 and is shrunk down by lowering the shrinking head 32. Instead of the second shrink head 32, a shrink tunnel can of course also be connected downstream for the shrinking (as shown in FIG. 5).
Fig. 7 shows schematically (seen from above) a shrinking system according to the invention for higher capacities from 3000 bottles / h. In this case, the bottles 10 are first passed through a placement station 29 in the bottle conveyor 35, where - as already described above - the shrink capsules are placed loosely. The bottles with the shrink capsules placed on them then reach a pre-shrinking station 30, in which several (e.g. 8) individual stations 36 are arranged in a carousel. The number of stations depends on the desired performance of the system. The bottles 10 are guided out of the bottle path 35 in the direction of the arrows in a circle through the carousel of the stations 36 and are gradually shrunk there.
After completion of one cycle, the bottles return to the bottle conveyor 35, on which they then pass through a post-shrinking station 31, which e.g. is designed as a shrink tunnel 28. 7, instead of the shrink tunnel 28 in the pre-shrinking station 30, part (e.g. 4) of the stations 36 can be designed as pre-shrinking stations and the rest (also 4) as post-shrinking stations. In this case, the entire shrinking process (pre-shrinking and post-shrinking) takes place in the carousel.
The basic idea of the invention is therefore to divide the shrinking process into two phases or sub-processes, namely into a pre-shrinking process and the actual shrinking process or post-shrinking process. When shrinking, the shrink capsule is clamped to the bottle neck in the area of the jacket part. The capsule head is shrunk in the upper part so that the capsule is stuck on the bottle and can no longer rise. The actual shrinking or post-shrinking can easily be carried out on all currently known shrinking systems with high quality assurance. Capsule holding-down devices are no longer required because the capsule in the head part of the bottle has shrunk and no longer rises. By eliminating hold-downs, the linear and rotary shrinking systems are easier and cheaper.
The post-shrinking process is easiest with the usual hot air or radiation tunnels.
The practical structure of a suitable shrink system depends, among other things, on the performance (bottles per hour):
Capacity up to 3000 bottles / h:
Pre-shrinking and post-shrinking are carried out linearly, using stationary shrink heads, which are lowered and raised again during a bottle stop above the respective bottle. The pre-shrinking takes place with a head system, the post-shrinking with a small shrinking tunnel or also with a shrinking head (see FIGS. 5 and 6).
Capacity up to 8000 bottles / h:
A linear pre-shrinking system with an accompanying clamping system is useful for clamping the shrink capsules. The shrinking takes place in a linear shrink tunnel or with a carousel according to FIG. 7 or a small rotary system.
Capacity up to 12,000 bottles / h:
In a first variant, a rotary machine (carousel) with 12 individual stations is used. 3-6 stations are used for the shrinking. The remaining stations are available for re-shrinking (exemplary embodiment from FIG. 7 without shrinking tunnel 28).
In a second variant, the shrinking is carried out on a rotary machine with a reduced number of individual stations. The shrinking takes place in a separate shrink tunnel (Fig. 7).
Capacity from 12,000 to 30,000 bottles / h:
At high capacities from 12,000 bottles / h, the shrinking and other systems (winery machines) are electrically coupled together and in the event of malfunctions, the entire performance of the system is regulated and coordinated. A rotary shrink with e.g. 18 shrink heads (at 30,000 bottles / h) are reduced to 1/3 of full capacity within 10 s. The heads are still at the same temperature even when the power is greatly reduced. The result is that the capsules burn with reduced performance. Here the pre-shrinking method according to the invention can offer great advantages. The pre-shrink temperature is less high and the overall performance is lower. The temperature tolerance when shrinking is significantly larger. Distance control of the pre-shrink heating means that the pre-shrink power can be quickly adjusted.
The regulation can also be improved (accelerated) by using gas heaters.
The pre-shrinking system itself can be implemented in three variants: (1) as a head station when the bottle is stationary, (2) as a linear system with continuously moving bottles and (3) on a rotary machine. The principle remains the same for all three variants: the shrink capsule is clamped with or on the bottle neck. The head part of the shrink capsule is pre-shrunk to a height of approx. 10 mm. The capsule must be shrunk onto the capsule head so that the capsule can no longer rise. It should be noted that the hot shrink part must be sufficiently thermally insulated from the "cold" clamping part. The clamping part (e.g. in the form of a clamp or the clamping devices 26, 27 according to Fig. 4c) must not become warm because this part touches the (usually printed) capsule casing.
Overall, the invention results in a simple and very effective shrinking process or system, which leads to results of high uniformity and optical quality, and can be easily retrofitted and integrated into existing systems. It goes without saying that the application is not limited to the shrinking of shrink capsules onto bottle necks explained here, but can of course also be applied to other containers and shrink parts.