DE3318993A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen einer packung - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum herstellen einer packungInfo
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Description
Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Packung
BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Packung gemäß des Oberbegriffes des Anspruches 1 sowie eine
Verpackungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-PS 23 64 565 bekannt. Das Schrumpfen der die Mulde bildenden Folie wird bei diesem
Verfahren dadurch erreicht, daß die Folie mit beheizten Wänden vollflächig in Kontakt gebracht wird und dadurch auf
die Schrumpftemperatur erwärmt wird. Dazu ist es erforderlich,
die Lage der beheizten Wände der Form der Mulde anzupassen, damit vor dem Schrumpfen nicht eine weitere Streckung
der" Folie beim Andrücken an die Wände durchgeführt werden muß. Dadurch ist jede Wandanordnung nur für eine Muldengröße
geeignet. Ferner wird die Folie nach Abheben von den geheizten Wänden nicht mehr geheizt und kann sich daher beim Anlegen
am zu verpackenden Gut schnell abkühlen, was zu einem vorzeitigen Ende des SchrumpfVorganges führen kann.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer Packung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen,
bei dem die genannten Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll eine wirksame Wärmezufuhr zur Folie auch während
des Schrumpfvorganges erreicht werden.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß des Oberbegrif-
fes des Hauptanspruches gelöst, welches erfindungsgemäß gekennzeichnet
ist durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Anspruches 1.
Die erfindungsgemäße Verpackungsvorrichtung ist gekennzeichnet durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Anspruches
6.
Die Erwärmung erfolgt also durch die Abgabe der Kondensationswärme des Dampfes an die Folie. Wegen des hohen Betrages der
Kondensationswärme reicht bereits die Kondensation einer geringen Menge von Wasserdampf an der Folie zu deren wirksamer
Erwärmung auf eine zum Schrumpfen erforderliche Temperatur aus. Die Wärmezufuhr durch Kondensation erfolgt dabei
zunächst gleichmäßig über die Mulde unabhängig von deren Form und wird auch während des SchrumpfVorganges beim AnIegen
der Folie um das zu verpackende Gut fortgesetzt. Dabei wird eine zu schnelle Abkühlung der sich zunächst an das
Gut anlegenden Folienbereiche dadurch verhindert, daß an diesen etwas kälteren Bereichen durch verstärkt erfolgende
Kondensation in gesteigertem Maße Wärme zugeführt wird. Um die Mulde bei der Erwärmung gegen ein Absinken zu stützen, wird
diese vorzugsweise von unten mit einem Druck beaufschlagt, der höher ist als der von oben auf die Mulde wirkende Druck.
Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben
sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Figuren. Von den Figuren zeigen:
Fig. 1 ein Schema einer ersten Ausführungsform der erfin-
dungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 2 ein Schema einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung.
In Fig. 1 ist ein Schnitt durch eine Versiegelungsstation 1 gezeigt, die ein Oberwerkzeug 2 und ein Unterwerkzeug 3
aufweist. Auf der dem Unterwerkzeug 3 zugewandten Seite besitzt das Oberwerkzeug 2 eine eine Ausnehmung bildende Oberkammer
4, in der eine beheizte Siegelplatte 5 mit einem Heizelement 5' angeordnet ist. Das Unterwerkzeug 3 ist als ein
zum Oberwerkzeug 2 hin offener Behälter ausgebildet, dessen Seitenwände 6, 7 und Boden 8 eine Kammer 9 umschließen.
Die Oberkammer 4 ist über eine Verbindungsleitung 10 und die Kammer 9 über eine Verbindungsleitung 11 mit einer Vakuumpumpe
12 verbindbar. Jede der Verbindungsleitungen 10, 11 weist ein Absperrventil 13, 14 und jeweils in den Bereichen
15, 16 der Verbindungsleitungen 10, 11 zwischen den Kammern 4, 9 und den Absperrventilen 13, 14 eine durch Belüftungsventile
17, 18 absperrbare Abzweigung 19, 20 zur Atmosphäre auf. In den Bereichen 15, 16 sind jeweils als
Kontaktvakuummeter mit zwei Vorwahlstellungen ausgebildete Manometer 21, 22 vorgesehen, deren VorwahlStellungen in
später zu beschreibender Weise eingestellt sind.
Zwischen Oberwerkzeug 2 und Unterwerkzeug 3 ist zu beiden Seiten eine Transportvorrichtung 23, 24 angeordnet, die
eine Folie 25 mit einer in der Folie gebildeten Mulde 26 seitlich ergreift und in die Versiegelungsstation 1 bewegt.
Zum Einfahren der Mulde in die Versiegelungsstation 1 ist das Unterwerkzeug 3 in Richtung des Doppelpfeiles' 27 auf-
und abbewegbar. Über die Mulde 26 ist eine Abdeckung 28 gebracht, die etwa die Breite der Siegelplatte 5 aufweist
und etwas schmaler ist als die Oberkammer 4, so daß zwischen
den Rändern der Abdeckung 28 und der Siegelplatte 5 und den Seitenwänden des Oberwerkzeuges 2 ein Abstand 29,
30 gebildet ist.
Unterhalb des Unterwerkzeuges 3 ist ein Dampferzeuger 31 vorgesehen, dessen Eingang 32 über eine Leitung 33 mit
einer Wasserleitung 34 verbunden ist und dessen Ausgang 35 über eine Öffnung 36 im Boden 8 mit der Kammer 9 verbunden
ist. Zwischen Eingang 32 und Ausgang 35 weist der Dampfer™ zeuger 31 einen zylindrischen Innenraum 37 auf, der von den
beheizten Wänden 38, 39 eines Gehäuses 40 umgeben ist. Im Innenraum 37 ist ein zylindrischer Körper 41 vorgesehen,
dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser des Innenraumes 37 und dessen Länge nahezu der Länge des Innenraumes
37 entspricht. Der Körper 41 weist auf seiner Mantelfläche über seine gesamte Länge eine Gewindenut 42 in Form eines
Außengewindes auf, die über Kanäle 43, 44 in den Stirnflächen mit dem Eingang 32 bzw. Ausgang 35 in Verbindung
steht. Die Gewindenut 42 bildet also die einzige Verbindung von Eingang 32 und Ausgang 35 in Form eines engen Kapillarsystemes
bzw. Kanales, dessen große beheizte Oberfläche ausreicht, dem Eingang 32 zugeführtes Wasser vollständig zu
verdampfen. Die Beheizung des Körpers 41 erfolgt durch den Kontakt mit den beheizten Wänden 38, 39, es kann jedoch
auch eine separate Heizung des Körpers 41 vorgesehen sein. Der Dampferzeuger 31 ist direkt am Unterwerkzeug 3 befestigt,
dessen Seitenwände 6, 7 und Boden 8 ebenfalls durch Heizelemente 45, 46, 47, 48 beheizbar sind.
In der Leitung 33 ist ein Ventil 49 vorgesehen, das über eine Leitung 50 mit einem Ausgang 51 einer Steuerung 52
verbunden ist. Die Steuerung 52 weist ferner Ausgänge 53,
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54, 55, 56, die jeweils mit den Ventilen 18, 14, 13, 17 verbunden sind, sowie Eingänge 57,58 auf,die mit dem Manometer
21 bzw. 22 verbunden sind. Der Aufbau und die Funktion der Steuerung wird anhand der im folgenden beschriebenen
Verfahrensschritte beschrieben.
Zum Herstellen einer Packung wird die Mulde 26 mit Produkt 59 gefüllt, das Unterwerkzeug 3 abgesenkt und die Mulde 26
mit dem Produkt 59 mittels der Transportvorrichtung 23 unter das Oberwerkzeug 2 in die in der Fig.l gezeigte Stellung
bewegt. Anschließend fährt das Unterwerkzeug 3 nach oben und die Mulde 26 tritt in die Kammer 9 ein. Gleichzeitig
mit der Mulde 26 wird in die Versiegelungsstation 1 die Abdeckung 28 in Form einer Oberfolie eingeführt und begrenzt
zusammen mit der Mulde 26 einen Raum 60, in dem das Produkt 59 vorliegt. Der Raum 60 steht mit der Oberkammer
4 durch die Abstände 29, 30 in Verbindung, während der Bereich 61 der Kammer 9, der die Mulde 26 auf ihrer Außenseite
umgibt, von der Kammer 4 und dem Raum 60 durch die Folie 25 bzw. die Mulde 26 dicht getrennt ist.
Nach dem Schließen der Versiegelungsstation 1 schließt die Steuerung 52 die Ventile 17, 18 und öffnet die Ventile 13,
14. Durch die Vakuumpumpe 12 wird über die Leitung 10 die Oberkammer 4 und der mit ihr verbundene Raum 60 und über
die Leitung 11 der Bereich 61 der Unterkammer 9 evakuiert.
Der jeweilige Druck wird durch die Manometer 21, 22 angezeigt. Beim Erreichen eines gewünschten Vakuums im Bereich
61, vorzugsweise zwischen 10 bis 20 mbar, wird von den Manometer 22 ein Signal an die Steuerung 52 gegeben, die
daraufhin das Ventil 14 schließt. Dadurch werden nur noch die Oberkammer 4 und der Raum 60 weiter evakuiert, bis ein
Druck von vorzugsweise 2 bis 10 mbar erreicht ist.
Gleichzeitig mit oder unmittelbar nach dem Schließen des Ventiles 14 öffnet die Steuerung 52 das Ventil 49, wodurch
Wasser aus der Wasserleitung 34 in den Dampferzeuger 31 fließt. Das Wasser tritt in den Bodenbereich des Dampferzeugers
31 ein, wird durch den Kontakt mit den beispielsweise auf 150 bis 2000C aufgeheizten Flächen des Dampferzeugers
erwärmt und verdampft, steigt durch die Expansion beim Verdampfen die Gewindenut 42 entlang auf und tritt
durch die Öffnung 36 als Dampf in den Bereich 61 ein. Vorzugsweise
erfolgt die Verdampfung bereits im Bodenbereich des Dampferzeugers oder im unteren Teil der Gewindenut 42,
so daß der Dampf beim weiteren Aufsteigen durch die Gewindenut 42 überhitzt wird. Wenn der Druck im Bereich 61
so hoch ist, daß die Sättigungstemperatur des Dampfes bei diesem Druck entsprechend der Dampfdruckkurve höher ist als
die Temperatur der Mulde 26, dann kondensiert ein Teil des Dampfes an der Außenseite der Mulde 26 und erwärmt diese
durch Abgabe seiner Kondensationswärme. Da jedoch durch die Zufuhr von Dampf der Druck im Bereich 61 ansteigt,
steigt nach dem durch die Dampfdruckkurve von Wasser vorgegebenen Zusammenhang auch die Sättigungstemperatur an,
was zu weiterer Kondensation an der Folie und damit zu deren weiterer Erwärmung führt. Die Zufuhr von Dampf und damit
die Erwärmung der Mulde 26 durch Kondensation wird so lange fortgeführt, bis im Bereich 61 ein Druck erreicht
ist, bei dem die Sättigungstemperatur so hoch ist, daß die Folie 25 durch die Kondensation auf eine Temperatur erwärmt
wird, die so hoch ist, daß die Folie 25 im Bereich der Mulde 26 durch Freiwerden der latenten Schrumpfkräfte
schrumpft. Dieser Druck liegt vorzugsweise bei ca. 500 bis 700 mbar, entsprechend einer Sättigungstemperatur von ca.
80 bis 900C. Da die Temperatur der Mulde 26 durch die Abgabe
der Kondensationswärme stets nahe an der Sättigungs-
temperatur liegt, erfolgt damit eine Erwärmung der Mulde
auf etwa 800C. Durch die bei dieser Erwärmung freiwerdenden
Schrumpfkräfte legt sich die Folie 25 im Bereich der Mulde 26 an das Produkt 59 an. Dadurch, daß durch das Einströmen
von Wasserdampf der Druck im Bereich 61 gegenüber dem Druck in der Oberkammer 4 und dem Raum 60 erhöht ist, wird die
Folie 25 im Bereich der Mulde 26 an das Produkt 59 angedrückt und dieses nach oben an die Abdeckung 28 gedrückt,
so daß weitere nicht direkt am Produkt anliegende Folie der Mulde 26 zurückschrumpfen kann und der Raum 60 auf ein
Minimum reduziert wird.
Sobald das Manometer 22 einen auf den in Abhängigkeit vom Folienmaterial eingestellten oberen Druckpunkt von beispielsweise
500 mbar angestiegenen Druck im Bereich 61 feststellt, wird über die Steuerung 52 das Ventil 49 geschlossen.
Anschließend wird die Siegelplatte 5 nach unten bewegt und dadurch die Oberfolie 28 mit der Folie 25 versiegelt.
Anschließend wird von der Steuerung 52 das Ventil 13 geschlossen und die Ventile 17, 18 werden geöffnet,
so daß die gesamte Versiegelungsstation I belüftet wird. Durch Abwärtsbewegung des Unterwerkzeuges 3 kann die verschlossene
Packung aus der Station befördert und eine neue gefüllte Mulde 26 in die Station geführt werden.
Die Seitenwände 6, 7 und der Boden 8 des Unterwerkzeuges werden durch die Heizelemente 45, 46, 47, 48 auf einer Temperatur
gehalten, die stets höher liegt als die Sättigungstemperatur des Wasserdampfes im Bereich 61, vorzugsweise
auf 100 bis 1200C. Dadurch wird verhindert, daß Wasserdampf
an der Innenseite des Unterwerkzeuges 3 kondensiert und zu einer Wasseransammlung führt. Durch diese Erwärmung wird
ferner ein sparsamer Dampfverbrauch ermöglicht, da sonst
ein großer Teil des zugeführten Dampfes sofort wieder an den Wänden 6, 7 und am Boden 8 kondensieren und damit
der Druck im Bereich 61 nur langsam ansteigen würde.
Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der Dampf mittels
eines Dampferzeugers 31 erzeugt, der direkt am Unterwerkzeug 3 befestigt ist. Gemäß der in Fig. 2 gezeigten
Ausführungsform ist ein separater Dampferzeuger bzw. Dampfquelle 31 vorgesehen, die beispielsweise auch die zentrale
Dampfversorgung eines Betriebes darstellen kann. Die Dampfquelle
31 ist über eine Dampfleitung 62 mit der Kammer 9 verbunden. In der Dampfleitung 62 ist ein Dampfventil 63
vorgesehen, das von der Steuerung 52 derart betätigbar ist, daß in der oben beschriebenen Weise der gewünschte Druck
im Bereich 61 eingestellt ist.
Obwohl die Kondensation und damit Wärmeabgabe bevorzugt an am Produkt 59 anliegenden und damit kälteren Bereichen der
Mulde 26 erfolgt, führt die Wärmeabgabe an die Folie durch Kondensation an den nicht anliegenden Bereichen der Folie,
beispielsweise Falten, wegen deren fehlender Wärmeabgabe an das Produkt zu bevorzugtem Schrumpfen dieser Bereiche.
Dadurch unterstützt die Erwärmung der Mulde 26 durch Kondensation das Zurückschrumpfen der Falten und das glatte
Anliegen der Folie auch an Produkten mit unregelmäßiger Oberfläche.
Der Temperaturbereich, in dem die Schrumpfkräfte frei werden
ι ist je nach verwendetem Folienmaterial unterschiedlich. Eine Anpassung an diese unterschiedlichen Temperaturen ist
durch Vorwahl des Druckendwertes möglich, bei dem die Zufuhr
von Dampf in den Bereich 61 beendet wird. Zur Anpassung ist es also nur erforderlich, die zweite Vorwahlstellung
des Manometers 22 entsprechend einzustellen.
Claims (10)
1.jVerfahren zum Herstellen einer Packung, bei dem mittels
Tiefens bzw. Tiefziehens aus einer schrumpffähigen Folie
eine Mulde geformt, der zu verpackende Gegenstand in die
Mulde eingebracht, über die Mulde eine Abdeckung gebracht, die Folie durch Erwärmen geschrumpft und die Mulde mit der
Abdeckung durch Verschweißen oder Versiegeln verschlossen wird,
dadurch gekennzeichnet, daß zum Erwärmen der Folie diese mit Wasserdampf beaufschlagt wird, dessen Sättigungstemperatur
über der Folientemperatur liegt, so daß der an der Folie kondensierende Wasserdampf die Kondensationswärme
an die Folie abgibt.
2, Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Mulde vor dem Schrumpfen in
PATENTANWALT DIPL.-PHYS. LUTZ H. PRÜFER · D-800O MÜNCHEN OO . WILLROiDERSTR. 8 · TEL. (080)640640
eine diese umgebende Kammer gebracht wird, die Kammer evakuiert und in die evakuierte Kammer Wasserdampf zugeführt
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserdampf überhitzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Wände der Kammer auf eine Temperatur erwärmt werden, die über der Sättigungstemperatur
des Wasserdampfes liegt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der den zu verpackenden Gegenstand
innerhalb der Mulde umgebende Raum während des Erwärmens der Folie auf einen Druck evakuiert wird, der niedriger
liegt als der Druck in der die Mulde außen umgebenden Kammer.
6. Verpackungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche V bis 4,
mit einer Versiegelungsstation, die ein Oberwerkzeug mit einem Heizelement und ein relativ dazu bewegbares Unterwerkzeug
mit einer Kammer zum Aufnehmen der Mulde aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (9) im Unterwerkzeug
(3) mit einer Dampferzeugervorrichtung (31) verbunden ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die im Oberwerkzeug (2) gebildete
Oberkammer (4) und die Kammer (9) jeweils über eine Verbindungsleitung (10, 11) wahlweise mit der Saugseite einer
Vakuumpumpe (12) oder mit der Atmosphäre verbindbar sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Dampferzeugervorrichtung
(31) ein beheiztes Gehäuse (40) mit einem zylindrischen Innenraum (37) aufweist, in den ein zylindrischer Körper (41)
eingesetzt ist, dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser des Innenraumes (37) entspricht und der auf seiner zylindrischen Außenfläche eine sich von einer Stirnfläche zu der gegenüberliegenden Stirnfläche des Körpers (41) erstreckende Gewindenut (42) aufweist.
(31) ein beheiztes Gehäuse (40) mit einem zylindrischen Innenraum (37) aufweist, in den ein zylindrischer Körper (41)
eingesetzt ist, dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser des Innenraumes (37) entspricht und der auf seiner zylindrischen Außenfläche eine sich von einer Stirnfläche zu der gegenüberliegenden Stirnfläche des Körpers (41) erstreckende Gewindenut (42) aufweist.
9, Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die die Kammer (9) umgebenden Wände (6, 7, 8) ein Heizelement (45, 46, 47, 48) aufweisen.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Dampferzeugervorrichtung (31) und Unterwerkzeug (3) eine Dampfleitung (62) mit einem Dampfventil (63) vorgesehen ist.
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Dampferzeugervorrichtung (31) und Unterwerkzeug (3) eine Dampfleitung (62) mit einem Dampfventil (63) vorgesehen ist.
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