DE102007046654A1

DE102007046654A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung der Dichtheit von befüllten Verpackungen

Info

Publication number: DE102007046654A1
Application number: DE102007046654A
Authority: DE
Inventors: Dirk Fuchs; Ulrich Dörr; Siegfried Mischke
Original assignee: Evonik Degussa GmbH
Current assignee: Orion Engineered Carbons GmbH
Priority date: 2007-09-28
Filing date: 2007-09-28
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2027-09-29
Also published as: WO2009043647A1; DE102007046654B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Dichtheit von befüllten Verpackungen, wobei man (A) die Verpackung mechanisch durch einen Klopfer beansprucht, (B) die die Verpackung umgebende Luft und/oder die Verpackung entweichende Luft teilweise oder ganz in einen Saugstutzen absaugt, (C) die abgesaugte Luft einem Staubmessgerät zuführt und (D) die Staubkonzentration und/oder Staubmenge misst. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Bestimmung der Dichtheit von befüllten Verpackungen, wobei diese (a) mindestens einen Klopfer, (b) mindestens eine Absaugvorrichtung mit mindestens einem Saugstutzen, Saugrohr und Saugpumpe und (c) ein Staubmessgerät enthält.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung der Dichtheit von befüllten Verpackungen.
Beim Befüllen von Säcken treten teilweise Undichtigkeiten auf, die zu einem Austreten von abgefüllter Ware und Verschmutzung der Umgebung führen kann.
Aus DE 197 14 314 ist ein Verfahren zur Überprüfung der Ventildichtheit gefüllter Ventilsäcke durch Druckbeaufschlagung bekannt, wobei über eine Düse die freie Sackventilfläche zielgerichtet mit einem kurzen Druckluftimpuls angeströmt wird und bei einem undichten Sackventil Druckluft in den Sack strömt und eine merkliche Ausdehnung des Sackes bewirkt.
Nachteile des bekannten Verfahrens sind, dass nur grobe Undichtigkeiten des Ventils erfasst werden und Produkt durch den Luftstrahl in die Umgebung geblasen wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Bestimmung der Dichtheit von befüllten Verpackungen zur Verfügung zu stellen, wobei die komplette Verpackung überprüft werden kann und dies sowohl für gasdurchlässige als auch für gasundurchlässige Verpackungen.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Bestimmung der Dichtheit von befüllten Verpackungen, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man

(A) die Verpackung mechanisch durch einen Klopfer beansprucht,
(B) die die Verpackung umgebende Luft und/oder die Verpackung entweichende Luft teilweise oder ganz in einen Saugstutzen absaugt,
(C) die abgesaugte Luft einem Staubmessgerät zuführt und
(D) die Staubkonzentration und/oder Staubmenge misst.

In einem weiteren Schritt (E) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Istwert der Staubkonzentration und/oder Staubmenge mit einem Grenzwert verglichen werden.
Der Grenzwert der Staubkonzentration kann bestimmt werden indem man eine dichte Verpackung an einer definierten Stelle oder mehreren definierten Stellen mit einer definierten Öffnung, beispielsweise Schnitt, versieht, der Vorrichtung zuführt und die Staubkonzentration und/oder Staubmenge misst. Durch die Größe der definierten Öffnung kann der Grenzwert und damit die Entscheidung, ob die befüllte Verpackung undicht ist, beeinflusst werden.
Bei Überschreiten des zu bestimmenden Grenzwertes der Staubkonzentration/Staubmenge kann der Sack undicht sein.
In einem weiteren Schritt (F) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann bei überschreiten des Grenzwertes der Staubkonzentration/Staubmenge eine manuell durchzuführende und/oder automatisch ablaufende Maßnahme eingeleitet werden.
Wird der Grenzwert der Staubkonzentration/Staubmenge überschritten kann ein optischer und/oder akustischer Alarm ausgelöst werden und/oder die Förderstrecke angehalten oder nicht wieder angefahren werden und/oder der undichte Sack automatisch gekennzeichnet und/oder automatisch ausgeschleust werden.
Die Verpackung kann sehr durchlässig für Gase und/oder Luft sein, wie beispielsweise Ventilsäcke aus hochentlüftendem Papier, wenig durchlässig für Gas und/oder Luft sein, wie beispielsweise Ventilsäcke aus Plastik, oder undurchlässig für Gas und/oder Luft, wie beispielsweise Plastiksäcke aus Schlauchbeutelmaschinen.
Die Plastiksäcke können aus PE bestehen.
Der Klopfer kann ein pneumatisch getriebener doppelt wirkender Zylinder sein (1). Die Kraft des Klopfers kann variabel sein und wird für die Anwendung gezielt eingestellt. Der Klopfer kann mit einer Kraft von 10–750 N, vorzugsweise von 100–500 N, besonders bevorzugt von 150–250 N, auf die Verpackung einwirken. Die Einwirkzeit des Klopfers auf die Verpackung kann 0,5–2 s betragen.
Der Saugstutzen kann in einem Winkel von 0–180°, vorzugsweise 80–100°, besonders bevorzugt 90°, zur Klopfrichtung angeordnet sein oder in einer Staubsammelvorrichtung enden. Es können mehrere Saugstutzen eingesetzt werden und die abgesaugte Luft kann zu einem Luftstrom zusammengeführt werden. Die Saugleistung am Saugstutzen kann variabel sein, vorzugsweise 1000–5000 l/min., und wird für die Anwendung gezielt eingestellt.
Das Staubmessgerät kann nach dem triboelektrischen Verfahren oder dem Streulichtverfahren messen.
Bei dem Verfahren der Streulichtmessung strahlt eine Lichtquelle, vorzugsweise eine Laserdiode, die Staubpartikel mit moduliertem Licht an (2). Das von den Partikeln gestreute Licht wird von einem Detektor erfasst. Die Überschneidung des Sendestrahls und der Empfangsapparatur ergeben das Messvolumen im Gasstrom. Die Streulichtintensität, das heißt das Messsignal ist proportional zur Staubkonzentration. Als Staubmessgerät kann beispielsweise das D-R 800 der Firma Durag in Hamburg oder das FW 102 der Firma Sick/Maihak in Reute eingesetzt werden. Das Staubmessgerät kann über eine entsprechende Schnittstelle mit einem Computer verbunden sein. Die Sonde des Staubmessgeräts kann senkrecht im Absaugkanal angebracht sein. Das optische Fenster der Sonde kann durch eine konstante Menge an Spülluft freigehalten und/oder kontinuierlich oder diskontinuierlich frei geblasen werden.
Das Verfahren kann kontinuierlich oder batchweise betrieben werden.
Bei dem batchweisen Betrieb kann die befüllte Verpackung während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Geschwindigkeit von 0 m/s haben. Bei der kontinuierlichen Fahrweise kann die befüllte Verpackung während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Geschwindigkeit von > 0 m/s haben. Dabei kann die befüllte Verpackung zum Klopfer eine relative Bewegung haben oder der Klopfer bewegt sich während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahren mit derselben Geschwindigkeit wie die befüllte Verpackung. Die Geschwindigkeit kann für die Anwendung gezielt bestimmt werden.
Die befüllte Verpackung kann manuell, über ein Pressband, ein Vakuumgreifer, eine Rutsche, einen Bandförderer, einen Rollenförderer, einen Kettenförderer, einen Roboter mit mechanischem Greifer oder Vakuumgreifer und einem Lagen-Palettierer zur Prüfstelle, bei der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird, gefördert beziehungsweise von dort weitertransportiert werden.
Die Verpackungen können mit Pulver oder Granulat gefüllt sein. Die Verpackungen können mit Nahrungsmittel, Wirkstoffen, Pigmenten, Füllstoffen, Kunststoffgranulaten, Komposite und Mischungen der genannten Stoffe befüllt sein.
Füllstoffe und Pigmente können beispielsweise Ruße, zum Beispiel Furnaceruße, Gasruße, Flammruße, Thermalruße, Channelruße, Plasmaruße, Lichtbogenruße, Acetylenruße, Inversionsruße, bekannt aus DE 19521565 , Si-haltige Ruße, bekannt aus WO 98/45361 oder DE 196113796 , metallhaltige Ruße, bekannt aus WO 98/42778 , oder schwermetallhaltige Ruße, wie diese beispielsweise bei der Synthesegasproduktion als Nebenprodukt anfallen, Titandioxide, Kieselsäuren, beispielsweise gefällte oder pyrogene Kieselsäuren, Carbonate oder Borate sein.
Kunststoffgranulate können beispielsweise Polymethylmethacrylat-, Polyester-, Polyacrylate-, Polyamide- oder Polyethergranulate sein. Die aufgeführten Stoffe können nachbehandelt oder oberflächenmodifiziert, beispielsweise oxidiert oder gecoatet, sein.
Die Pigmente oder Füllstoffe können nass-, trocken-, öl- oder wachsgranuliert sein. Als Granulationsflüssigkeit können Wasser, Silane oder Kohlenwasserstoffe, beispielsweise Benzin oder Cyclohexan, mit oder ohne Zugabe von Bindemitteln, beispielsweise Melasse, Zucker, Ligninsulfonate sowie zahlreiche anderen Stoffen alleine oder in Kombination miteinander, eingesetzt werden.
Die Nahrungsmittel, Wirkstoffe, Pigmente, Füllstoffe, Kunststoffgranulate, Komposit und Mischungen der genannten Stoffe können einen mittleren Partikeldurchmesser von 1 nm–10 mm haben. Die Nahrungsmittel, Wirkstoffe, Pigmente, Füllstoffe, Kunststoffgranulate, Komposit und Mischungen der genannten Stoffe können einen Partikelgrößenbereich zwischen 1 nm (Nanopartikel) und 125000 nm, vorzugsweise zwischen 60 nm und 125000 nm, haben.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Bestimmung der Dichtheit von befüllten Verpackungen, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass diese

(a) mindestens einen Klopfer,
(b) mindestens eine Absaugvorrichtung mit mindestens einem Saugstutzen, Saugrohr und Saugpumpe und
(c) ein Staubmessgerät

Das Staubmessgerät kann zur Datenaufzeichnung und/oder zum Einleiten weiterer Schritt (F) des erfindungsgemäßen Verfahrens an einen Computer oder Steuereinheit angeschlossen sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass Teile oder die gesamte Verpackung auf grobe bis kleinste Undichtigkeit überprüft werden kann. Dabei kann das aus der Verpackung entweichende Produkt konzeptbedingt abgesaugt werden.
Beispiele
Für die Beispiele wird ein Printex 45 der Firma Evonik Degussa GmbH verwendet.
Die Verpackung ist ein Ventilsack aus zweilagigem hochentlüftendem Papier. Das Ventil aus Papier ist innen mit einem sogenannten Hotmelt beschichtet. Nach dem vollautomatischen Befüllen des Sackes erfolgt die vollautomatische Verschweißung des Ventils mit dem sogenannten USV Verfahren. Hierbei wird der Hotmelt in eine Schmelze überführt. Nach dem Erkalten soll diese Schweißnaht undurchlässig für Printex 45 sein. Es werden bis zu 230 Ventilsäcke/h befüllt und verschweißt.
In 1b ist der schematische Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt.
Die mit Printex 45 befüllten und nach dem USV Verfahren verschweißten Verpackungen werden mit einem Bandförderer zur Prüfstelle befördert. Der Ventilsack durchläuft dabei eine Lichtschranke. Ist die Lichtschranke wieder frei, stoppt der Ventilsack mit einer Abweichung von +/– 10 mm genau mit dem Ventil an der Saugdüse. Der Bandförderer bleibt während der Messung für 4 s stehen. In diesem Zeitraum findet folgender Ablauf statt: Klopfen des Ventilsackes, befördern der abgesaugten Luft bis zur Messsonde, Messen der Partikelmenge, Grenzwertvergleich, Datenübermittlung an den nachfolgenden Palettierer zwecks vollautomatischer Zuführung auf die Palette mit dichten Ventilsäcken oder vollautomatischer Ausschleusung auf die Palette mit undichten Ventilsäcken.
Der Klopfer ist ein pneumatisch getriebener doppelt wirkender Zylinder und drückt mit einer Kraft von 200 N und einer Einwirkzeit von 1 s auf die befüllte Verpackung.
Der Saugstutzen ist in einem Winkel von ca. 90° zur Förderrichtung des Bandförderers angeordnet. Die Saugdüse steht in einer Entfernung von 60 mm (+/– 10 mm) zum Sackventil. Sie hat einen Querschnitt von 25 mm Breite und 110 mm Höhe. Die Luftgeschwindigkeit in diesem Querschnitt beträgt 20 m/s. Die Saugleistung am Saugstutzen beträgt 3300 l/min.. Als Staubmessgerät wird das FW 102 der Firma Sick eingesetzt.
3 zeigt einen entsprechenden Signalverlauf.
Erläuterungen Signalverlauf
Auf der Zeitachse sind sowohl die Prüfabläufe der einzelnen Ventilsäcke (unteres Schaltdiagramm) als auch die zugehörigen Messsignale (obere Kurve) dargestellt. Der Messwert wird durch die Steuerung einem Gebinde zugeordnet.
Grenzwertbestimmung
Ein Ventilsack mit offensichtlich dichtem Ventil wird mit einer Nadel (Durchmesser 1 mm) unterhalb des Ventils in einer Entfernung von 20 mm (+/– 10 mm) angestochen. Der nun offensichtlich undichte Sack wird der Prüfstelle zugeführt.
Das zugehörige Messsignal ist in der 3 als Undichtes Gebinde dargestellt. Der Grenzwert wird nach mehrmaliger Wiederholung auf einen etwas tieferen Wert festgelegt, um eine hohe Erkennungsrate derartig undichter Ventilsäcke zu sichern.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 19714314 [0003]
- DE 19521565 [0022]
- WO 98/45361 [0022]
- DE 196113796 [0022]
- WO 98/42778 [0022]

Claims

Verfahren zur Bestimmung der Dichtheit von befüllten Verpackungen, dadurch gekennzeichnet, dass man (A) die Verpackung mechanisch durch einen Klopfer beansprucht, (B) die die Verpackung umgebende Luft und/oder die Verpackung entweichende Luft teilweise oder ganz in einen Saugstutzen absaugt, (C) die abgesaugte Luft einem Staubmessgerät zuführt und (D) die Staubkonzentration und/oder Staubmenge misst.
Verfahren zur Bestimmung der Dichtheit von befüllten Verpackungen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man (E) den Istwert der Staubkonzentration und/oder Staubmenge mit einem Grenzwert vergleicht.
Verfahren zur Bestimmung der Dichtheit von befüllten Verpackungen gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man (F) bei Überschreiten des Grenzwertes der Staubkonzentration/Staubmenge eine manuell durchzuführende und/oder automatisch ablaufende Maßnahme einleitet.
Vorrichtung zur Bestimmung der Dichtheit von befüllten Verpackungen, dadurch gekennzeichnet, dass diese (a) mindestens einen Klopfer, (b) mindestens eine Absaugvorrichtung mit mindestens einem Saugstutzen, Saugrohr und Saugpumpe und (c) ein Staubmessgerät enthält.