DE102011083900A1

DE102011083900A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Versiegelung von Kunststoffbehältern

Info

Publication number: DE102011083900A1
Application number: DE102011083900A
Authority: DE
Inventors: Horst Reil; René Ahlers; Alexander Kube; Ralph Winkler
Original assignee: Bayer MaterialScience AG
Current assignee: Bayer Intellectual Property GmbH
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2013-04-04

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum automatischen versiegeln von Kunststoffbehältern, insbesondere von Intermediate-Bulk-Containern.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur automatischen Versiegelung von Kunststoffbehältern, insbesondere von Intermediate-Bulk-Containern.
Kunststoffbehälter werden für den Transport und die Lagerung flüssiger und rieselfähiger Stoffe verwendet. Insbesondere bei der Produktion von Chemikalien, Lebensmitteln, Kosmetik und Pharmazeutika werden sie eingesetzt.
Häufig finden hier sogenannte Intermediate-Bulk-Container (IBC) Verwendung. Diese weisen je nach Ausführung ein Volumen von 500 bis 1000 l auf. IBC bestehen üblicherweise aus einer Palette mit einem Kunststofftank und einem einfachen Gitterkäfig oder Rohrrahmen. Der Kunststofftank ist quaderförmig. Die Gitterbox ist mit der Palette fest verbunden. Die quaderförmige Ausführung des IBC garantiert eine optimale Ausnutzung des Volumens. IBC sind auch für den Transport von Gefahrgut zugelassen.
Im Bodenbereich weisen IBC Auslaufarmaturen auf. Befüllt werden die Kunststoffbehälter durch einen Deckel auf der Oberseite des Kunststoffbehälters.
Um nach der Befüllung sicher zu stellen, dass keine Manipulation vorgenommen wurde, werden Kunststoffbehälter, insbesondere IBC, versiegelt. Der Deckel wird zur Befüllung aufgeschraubt. Nach der Befüllung und dem Verschließen des Deckels erfolgt durch vorhandene Vorrichtungen am Deckel und am Behälter die Versiegelung üblicherweise mit Hilfe einer Kunststoffplombe. Dies erfolgt manuell. Ein Öffnen des Deckels ohne Beschädigung der Plombe ist nicht möglich. Eine solche manuelle Verplombung ist zeitaufwendig und kostenintensiv.
Eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Kennzeichnung von Behältern mit Barcodeetiketten ist in US 2005/0115681 A1 beschrieben. Die Barcodierung der Etiketten soll die Dosierung von Medikamenten bei der Verabreichung erleichtern und Falschdosierungen verhindern. Das Etikett wird dabei so auf eine Ampulle aufgebracht, dass diese vollständig von dem Etikett umschlossen wird und ein Bereich übersteht. Zum Aufbringen des Etiketts steht eine Vorrichtung mit zwei einander gegenüberliegenden Vakuumvorrichtungen zur Verfügung.
Ein Etikett zum Übersiegeln eines Übergangs zwischen achsial verschiedenen Querschnitten ist aus US 2007/0176410 A1 bekannt. Das Siegel umfasst ein erstes Auflageteil und ein zweites Auflageteil. Der erste Auflageteil wird auf dem einen, der zweite Auflageteil auf dem anderen zu übersiegelndem Körper angebracht. Die Auflageteile sind nur über einen kleinen Übergangsteil mit einander verbunden.
Nicht nur im medizinischen Bereich, sondern auch im Bereich des Schutzes von Lebensmitteln sind auch aus dem Alltag Siegel bekannt. So beschreibt DE 197 16 262 A1 eine Getränkeflasche mit Verschlusssicherung und ein Verfahren zum Anbringen der Verschlusssicherung. Die Verschlusssicherung besteht aus einem im Wesentlichen T-förmigen Zuschnitt, dessen oberer Teil ganz und dessen unterer Teil nur im unteren Bereich beleimt sind. Der obere Teil liegt am Schraubverschluss der Flasche an. Der untere Bereich ist am Flaschenhals angeklebt. Beim Öffnen des Drehverschlusses der Flasche wird die Verschlusssicherung im nicht beleimten Bereich zerrissen.
Ein Versiegelungselement für einen, eine stirnseitige Ventilöffnung aufweisenden, nach außen überstehenden Anschlussstutzen eines Getränkebehälters, beispielsweise für das Befüll- und Zapffitting eines Bierfasses oder -Kegs ist aus DE 195 42 289 A1 bekannt. Das Versiegelungselement umfasst ein langegestrecktes Etikett, welches zwei querverlaufende Reißlinien aufweist. Die Reißlinien stellen Sollbruchstellen dar, an denen das Versiegelungsetikett beim Öffnen des Behälters zerstört werden soll.
Ein Sicherheitsetikett mit einer Sollbruchstelle ist auch an DE 10 2007 007 413 A1 beschrieben. Die Sollbruchstelle wird durch eine Ausstanzung und/oder Perforation gebildet. Das Sicherheitsetikett soll nach dem Bruch der Sollbruchstelle im Wesentlichen rückstandsfrei vom Gegenstand entfernbar sein.
Solche Siegel, welche eine Sollbruchstelle aufweisen, eignen sich jedoch nicht zur Versiegelung von Kunststoffbehältern, insbesondere von IBC.
Die Kunststoffbehälter sind nicht starr. Werden sie transportiert oder gestapelt, so kommt es zu einer Scherbewegung zwischen dem Kunststoffbehälter und dem Verschlussdeckel.
Weist ein Siegel nun Sollbruchstellen auf, so kann das Siegel bereits während des Transport des Kunststoffbehälters leicht zerreißen. Ein derart zerstörtes Etikett ist dann nicht mehr eindeutig ein Nachweis für ein unbefugtes Öffnen des Containers.
Ein Siegel, welches zum Versiegeln von Kunststoffbehältern verwendet werden kann, muss demnach sowohl mechanisch stabil sein, als auch eine gewisse Flexibilität aufweisen, damit beim Transport gegebenenfalls auftretende Scherkräfte nicht zu einer Zerstörung des Siegels führen. Auch soll ein Ablösen des Siegels vom Verschlussdeckel beziehungsweise vom Kunststoffbehälter nicht rückstandsfrei möglich sein. Dies stellt insofern eine Herausforderung dar, da der Kunststoffbehälter meist eine raue, wohingegen der Verschlussdeckel eine glatte Oberfläche aufweist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist somit die Bereitstellung einer Vorrichtung, mit welcher Kunststoffbehälter, insbesondere Intermediate-Bulk-Container, versiegelt werden können. Eine weitere Aufgabe besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens, mit welchem ein Siegel automatisch auf einen Kunststoffbehälter mit einem Verschlussdeckel aufgebracht werden kann.
Die der vorliegenden Erfindungen zugrunde liegende Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Versiegelung eines Kunststoffbehälters mit einem Verschlussdeckel, insbesondere eines Intermediat-Bulk-Containers,
mit einem Siegel, das eine Trägerschicht und eine Klebeschicht umfasst,
einem Sensor zur Bestimmung der Position des Kunststoffbehälters,
einer Versiegelungseinheit mit einer Siegelrolle,
einer Spendereinheit für das Siegel und
einem Kopf mit einer wenigstens zwei Bereiche umfassende Vakuumplatte.
Die Versiegelungseinheit ist bevorzugt an einem Anlagenrahmen angebracht. Die Siegelrolle enthält als Endlosband das Siegel. In der Spendereinheit wird das Siegel nach Bedarf konfektioniert. Von dort gelangt das Siegel zu der Vakuumplatte. Die Vakuumplatte umfasst wenigstens zwei Bereiche; von dieser wird das Siegel in einer Position gebracht, in welcher es später auf den Kunststoffbehälter aufgeklebt werden kann. Dabei wird ein erstes Ende des Siegels von einem ersten Bereich der Vakuumplatte gehalten, während ein zweites Ende des Siegels von einem zweiten Bereich der Vakuumplatte gehalten wird.
Hierfür wird im Bereich der Vakuumplatte ein Vakuum erzeugt. Die Vakuumplatte weist in einem Aufnahmebereich für das Siegeletikett eine Platte mit Öffnungen auf. Hinter dieser Platte wird ein Luftstrom vorbeigeführt. Hierdurch kommt es zur Ausbildung eines Vakuums. Erfindungsgemäß ist es auch möglich auf anderer aus dem Stand der Technik bekannte Art und Weise ein Vakuum in der Vakuumplatte des Kopfes zu erzeugen.
Wenn das Siegel über die gesamte Fläche des Verschlussdeckels geführt und beide Enden des Siegels mit dem Kunststoffbehälter verklebt werden sollen, ist es erfindungsgemäß bevorzugt, die Vakuumplatte entsprechend mehrfach zu teilen und das Siegel entsprechend aus zu gestalten, dass der gleiche Zweck erfüllt wird.
Das Siegel, welches auf den Kunststoffbehälter aufgebracht wird, umfasst eine Trägerschicht und eine Klebeschicht. Die Klebeschicht des Siegels ermöglicht eine feste Verbindung zwischen dem Siegel und dem Kunststoffbehälter. Die Klebeschicht des aufgebrachten Siegels verbindet sich intensiv sowohl mit dem Kunststoffbehälter als auch mit dem Verschlussdeckel, sodass es nicht rückstandsfrei ablöst werden kann. Wird der Verschlussdeckel geöffnet, so wird das Siegel zerrissen. Ein Ablösen des Siegeletiketts von dem Kunststoffbehälter oder dem Verschlussdeckel führt dazu, dass Reste der Klebeschicht auf dem Deckel beziehungsweise dem Kunststoffbehälter zurückbleiben. Somit wird ein unerkanntes Öffnen des Verschlussdeckels verhindert.
Bevorzugt ist der Kopf, welcher die Vakuumplatte umfasst, an einem beweglichen Arm angebracht. Mit dem Sensor wird die Position des Kunststoffbehälters sowie des Verschlussdeckels bestimmt. Durch den beweglichen Arm kann der Kopf und somit das Siegel in die entsprechende Position gebracht werden.
Die wenigstens zwei Bereiche der Vakuumplatte sind bevorzugt voneinander unabhängig beweglich. Ein Bereich der Vakuumplatte kann so ein Ende des Siegels auf dem Verschlussdeckel aufbringen, während der andere Bereich das zweite Ende des Siegels auf dem Kunststoffbehälter aufbringen kann.
Ein entsprechend aufgebrachtes Siegel kann in drei Bereiche unterteilt werden. Ein erster Bereich ist auf dem Verschlussdeckel aufgeklebt, ein zweiter Bereich Ist auf dem Kunststoffbehälter aufgeklebt. Zwischen diesen beiden Bereichen befindet sich ein dritter Bereich, welcher nicht fest an einer Oberfläche aufgeklebt Ist. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ist es möglich, dass dieser Zwischenbereich keine Spannungen aufweist. Dies ist insbesondere beim Transport der Kunststoffbehälter wichtig. Hier können Scherspannungen auftreten, da der Kunststoffbehälter nicht starr Ist. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung und die dadurch erreichte Spannungsfreiheit des Siegels wird sichergestellt, dass das Auftreten entsprechender Scherkräfte nicht zu einer Zerstörung des Siegels führt.
Bei dem Sensor, welcher zur Bestimmung der Position des Kunststoffbehälters dient, kann es sich beispielsweise um einen optischen Sensor handeln. Mit diesem wird sowohl die Position des Kunststoffbehälters selbst im Anlagenrahmen bestimmt. Ebenso kann die Position des Verschlussdeckels optisch erfasst werden. Dies ermöglicht das positionsgenaue Aufbringen des Siegels.
Das erfindungsgemäß aufgebrachte Siegel muss einerseits flexibel sein, damit es durch eventuell auftretende Kräfte nicht leicht zerstört wird; andererseits soll es beim Aufdrehen des Verschlussdeckels zerstört werden, also reißen. Darüber hinaus muss insbesondere die Klebeschicht so gewählt sein, dass sie sowohl auf dem Verschlussdeckel wie auch auf dem Kunststoffbehälter haftet. Dabei darf es beispielsweise aufgrund chemischer Reaktionen nicht zu einer Beschädigung oder Zerstörung des Kunststoffbehälters oder des Deckels kommen. Die Trägerschicht des Siegels kann beispielsweise eine Kunststofffolie, insbesondere eine Polyethylenfolie, oder Papier umfassen. Die Klebeschicht umfasst bevorzugt einen Heißschmelzkleber, insbesondere Polyethylen als Klebemittel. Kunststoffbehälter und Verschlussdeckel sind häufig aus Polyethylen hergestellt. Wird nun als Klebeschicht ebenfalls Polyethylen verwendet, so verbindet sich die Trägerschicht des Siegels fest mit Kunststoffbehälter und Verschlussdeckel. Ein rückstandsfreies Ablösen des Siegels ist nicht mehr möglich.
Das Siegel kann beispielsweise eine Breite im Bereich von 2,0 cm bis 3,0 cm aufweisen. Weist das Siegel eine geringere Breite auf, so kann das Siegel bereits durch geringe Krafteinwirkung zerstört werden, wie sie beispielsweise beim Transport auftreten. Ist das Siegel breiter ausgestaltet, so führt dies zu einem erhöhten Materialverbrauch, wobei eine zusätzliche Sicherheit jedoch nicht erreicht wird. Bevorzugt beträgt das Verhältnis von Siegelbreite zum Durchmesser des Verschlussdeckels im Bereich von 1:7 bis 1:5.
Das Siegel weist bevorzugt eine Länge im Bereich von 15 cm bis 20 cm auf. Ist das Siegel kürzer, so kann keine feste Haftung auf Verschlussdeckel und Kunststoffbehälter sichergestellt werden. Eine längere Ausgestaltung führt auch hier zu einem unnötigen Materialverbrauch, welcher jedoch keine zusätzliche Sicherheit bietet. Die maximale Länge bestimmt sich durch den Durchmesser des Deckels sowie der Länge der Oberfläche vom Deckel bis zum Rand des Kunststoffbehälters.
Das Siegel kann erfindungsgemäß Ausgestaltungsmerkmale aufweisen, wodurch die Sicherheit über den Nachweis einer unerlaubten Öffnung des Kunststoffbehälters erhöht wird. Weiterhin kann das Siegel beispielsweise Informationen über den Inhalt des Behälters aufweisen. Entsprechende Ausgestaltungsmöglichkeiten sind im Stand der Technik, beispielsweise in DE 102007007413 A1 , US 2005/0115681 A1 , DE 195 42 289 A1 , US 2007/0176410 A1 , EP 2189267 A1 , EP 0960822 B1 , US 2002/0157781 A1 oder DE 11 2006 002 484 T5 , hinlänglich beschrieben.
In einer weiteren Ausführungsform wird die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Versiegelung von Kunststoffbehältern mit einem Verschlussdeckel, insbesondere von Intermediate Bulk Containern, mit einem Siegel, umfassend eine Trägerschicht und eine Klebeschicht, umfassend die folgenden Schritte:

a. Erfassen der Position des Kunststoffbehälters innerhalb der Versiegelungseinrichtung mit Hilfe eines Sensors,
b. Bereitstellen des Siegels in einem Kopf mit einer wenigstens zwei Bereiche umfassenden Vakuumplatte,
c. Positionieren des Kopfes über dem Verschlussdeckel derart, dass sich der erste Bereich der geteilten Vakuumplatte über dem Verschlussdeckel und sich der zweite Bereich der Vakuumplatte über dem Kunststoffbehälter befindet,
d. Absenken der Vakuumplatte und Aufkleben eines Teils eines Siegels auf den Verschlussdeckel,
e. Absenken des zweiten Teils der Vakuumplatte und Aufkleben eines weiteren Teils des Siegels auf den Kunststoffbehälter.

Der abgefüllte und verschlossene Kunststoffbehälter wird automatisch über eine angetriebene Rollenbahn von einer Abfüllanlage zu einer Versiegelungseinheit gefördert. Durch einen Sensor wird die Position des Kunststoffbehälters innerhalb der Versiegelungseinheit erfasst. Von einer Siegelrolle wird das Siegel über die Spendereinheit zu dem Kopf transportiert. Das Siegel wird hier von der Vakuumplatte gehalten. Der Kopf wird dann derart über dem Verschlussdeckel positioniert, dass sich der erste Bereich der geteilten Vakuumplatte, welcher ein erstes Ende des Siegels fixiert, über dem Verschlussdeckel befindet. Der zweite Bereich der Vakuumplatte, welcher das zweite Ende des Siegels hält, befindet sich über dem Kunststoffbehälter. Die Vakuumplatte wird dann abgesenkt und ein erstes Teil des Siegels, welches das erste Ende umfasst, wird auf den Verschlussdeckel aufgeklebt. Anschließend wird der zweite Teil der Vakuumplatte weiter abgesenkt und das zweite Ende mit dem zweiten Ende des Siegels auf den Kunststoffbehälter aufgeklebt. Dies erfolgt derart, dass in dem Zwischenbereich des Siegels, welcher sich zwischen dem auf dem Verschlussdeckel aufgeklebten Bereich und dem auf dem Kunststoffbehälter aufgeklebten Bereich befindet, keine Spannungen vorliegen.
Bevorzugt wird der zweite Bereich der geteilten Vakuumplatte in Richtung des Verschlussdeckels bewegt, bevor das zweite Teil des Siegels auf dem Körper der Kunststoffbehälters aufgeklebt wird. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass das Siegel spannungsfrei auf Verschlussdeckel und Kunststoffbehälter aufgebracht wird.
Um eine feste Verbindung zwischen Siegel und Verschlussdeckel beziehungsweise Kunststoffbehälter sicherzustellen, kann das Siegel auf dem Verschlussdeckel und/oder Körper angedrückt werden. Dies kann durch die geteilte Vakuumplatte des Kopfes, aber auch mit einer gesonderten Andruckvorrichtung erfolgen. Bevorzugt wird das Siegel über einen Zeitraum von etwa 2 sec bis 5 sec angedrückt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie das erfindungsgemäße Verfahren ermöglichen die automatische Versiegelung des Verschlussdeckels von Kunststoffbehältern, insbesondere von Intermediat-Bulk-Containern.
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

US 2005/0115681 A1 [0006, 0028]
US 2007/0176410 A1 [0007, 0028]
DE 19716262 A1 [0008]
DE 19542289 A1 [0009, 0028]
DE 102007007413 A1 [0010, 0028]
EP 2189267 A1 [0028]
EP 0960822 B1 [0028]
US 2002/0157781 A1 [0028]
DE 112006002484 T5 [0028]

Claims

Vorrichtung zur Versiegelung eines Kunststoffbehälters mit einem Verschlussdeckel, insbesondere eines Intermediate Bulk Containers, mit einem Siegel, das eine Trägerschicht und eine Klebeschicht umfasst, einem Sensor zur Bestimmung der Position des Kunststoffbehälters, einer Versiegelungseinheit mit einer Siegelrolle, einer Spendeeinheit für das Siegel und einem Kopf mit einer wenigstens zwei Bereiche umfassende Vakuumplatte.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf an einem beweglichen Arm angebracht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumplatte wenigstens zwei unabhängig voneinander bewegliche Bereiche aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor einen optischen Sensor umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht eine Kunststofffolie, insbesondere eine Polyethylen-Folie, oder Papier umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebeschicht Polyethylen als Klebemittel umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Siegel mit einer Breite im Bereich von 2,0 cm bis 3,0 cm und einer Länge im Bereich von 15 bis 20 cm einsetzt.
Verfahren zur Versiegelung von Kunststoffbehältern mit einem Verschlussdeckel, insbesondere von Intermediate Bulk Containern, mit einem Siegel, umfassend eine Trägerschicht und eine Klebeschicht, umfassend die folgenden Schritte: a. Erfassen der Position des Kunststoffbehälters innerhalb der Versiegelungseinrichtung mit Hilfe eines Sensors, b. Bereitstellen des Siegels in einem Kopf mit einer wenigstens zwei Bereiche umfassenden Vakuumplatte, c. Positionieren des Kopfes über dem Verschlussdeckel derart, dass sich der erste Bereich der geteilten Vakuumplatte über dem Verschlussdeckel und sich der zweite Bereich der Vakuumplatte über dem Kunststoffbehälter befindet, d. Absenken der Vakuumplatte und Aufkleben eines Teils eines Siegels auf den Verschlussdeckel, e. Absenken des zweiten Teils der Vakuumplatte und Aufkleben eines weiteren Teils des Siegels auf den Kunststoffbehälter.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass man den zweiten Bereich der geteilten Vakuumplatte in Richtung des Verschlussdeckels bewegt bevor man das Siegel auf dem Körper des Kunststoffbehälters aufklebt.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass man das Siegel auf dem Verschlussdeckel und/oder dem Körper andrückt, insbesondere über einen Zeitraum von etwa 2 sec bis 5 sec.