DE1202709B - Verfahren und Vorrichtung zum Aufschrumpfen einer Abdeckfolie - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum Aufschrumpfen einer Abdeckfolie Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Aufschrumpfen von Abdeckfolien aus biaxial orientiertem thermoplastischem Kunststoff auf Verpakkungsbehälter, insbesondere Behälter aus hitzeempfindlichem Material bzw. mit wärmeempfindlichem Inhalt.
• Aus der USA.-Patentschrift 2976 655 ist es bekannt, aus Folienzuschnitten getrennt von dem eigentlichen Verpackungsvorgang Abdeckhauben herzustellen, die einen verdickten, gummielastischen Rand aufweisen. Diese Hauben werden gesammelt und anschließend in einem besonderen Arbeitsgang auf die Packungen aufgesetzt.
• Daneben wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei welchem ein zum Anpressen der Folie auf die Öffnungen des Behälters dienendes Polster die Oberseite der herzustellenden Packung gegen Wärmeeinwirkung schützt. Der Folienrand wird nach diesem bekannten Verfahren unmittelbar auf den Rand der Packung aufgeschrumpft, so daß deren Randbereich dabei erheblich erwärmt wird. Gemäß der USA.-Patentschrift 3 017 729 werden zwar Führungsrohre und Stempel verwendet, doch wird die Folie unmittelbar auf den Rand des Verpackungsbehälters aufgeschrumpft. Ein vollständiger, wirksamer Schutz der Packung und ihres Inhaltes gegen die Wärmeeinwirkung beim Aufschrumpfen der Folie ist bei den bekannten Verfahren nicht vorgesehen.
• Die verschiedenen bekannten Methoden und Vorrichtungen zum Aufschrumpfen einer Abdeckfolie auf Verpackungsbehälter, wie z. B. Tabletts, Schüsseln, Tortenplatten, Gläser, Milchflaschen usw., sind somit verhältnismäßig kompliziert und erfordern eine Anzahl von Arbeitsschritten. Insbesondere tauchen dann Schwierigkeiten auf, wenn der zu überziehende oder abzudeckende Behälter aus hitzeempfindlichem thermoplastischem Material, z.B. Polystyrol oder Polyvinylchlorid, besteht, da die für das Aufschrumpfen der Folie auf den Behälter erforderliche Temperatur den Kunststoffbehälter beschädigen, verziehen oder sogar zerstören kann. Das gleiche Problem besteht, wenn der Inhalt des Verpackungsbehälters wärmeempfindlich ist.
• Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein vereinfachtes und verhältnismäßig preiswertes Verfahren unter Vermeidung der aufgezählten Schwierigkeiten zu entwickeln. Der Verpackungsvorgang soll kontinuierlich durchführbar sein, und es soll sichergestellt sein, daß die hitzeempfindlichen Behälter oder deren Inhalt nicht erhitzt und dadurch beschädigt werden. Ferner sollen Schrumpfüberzüge ohne Schwierigkeiten auch auf Behälter mit daraus hervorstehenden Produkten. d. h. mit größeren »Erhöhungen«, aufgebracht werden können.
• Entsprechend wird ein Verfahren zum Aufschrumpfen einer Abdeckfolie aus biaxial orientiertem thermoplastischem Kunststoff auf einen Verpackungsbehälter vorgeschlagen, wobei nur der Rand der Folie zur Bildung eines elastischen Wulstes geschrumpft wird, welches gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß die Randteile der über die Öffnung des Behälters gelegten Folie beim Schrumpfen außer Berührung mit der Seitenwand des Behälters gehalten werden, daß die zum Schrumpfen verwendete heiße Luft den Behälter selbst nicht beaufschlagt und daß nach Herstellen eines elastisch verdickten Randwulstes das Halten des Folienrandes unterbrochen wird, so daß sich der vorgeformte Wulst schnappend dicht auf und um den Rand des Behälters legt.
• Die Erfindung soll im folgenden an Hand der Zeichnungen erläutert werden; es zeigt Fig.1 eine Draufsicht von oben auf die erfindungsgemäße Vorrichtung, F i g. 2 eine teilweise geschnittene Vorderansicht der in F i g. 1 gezeigten Vorrichtung, F i g. 3 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung nach Fig. 1 und 2.
• Die in Fig. 1 bis 3 dargestellte Vorrichtung besteht aus einer gleichzeitig einen Teil der Außenwand bildenden Verkleidung 35 (F i g. 3) und einem senkrechten Rohr 22, zwischen denen eine Heizquelle 21 angeordnet ist, die nach den Seiten hin vorzugsweise vollständig von einer Wand 20 umgeben ist. Meist ist es vorteilhaft, den die Heizquelle umgebenden Raum oben und unten mit durchbrochenen Metallplatten 37 a bzw. 37b oder mit Gittern abzudecken. Das Rohr 22 ist an seinem unteren Ende mit dem Gitter 37b verbunden und wird von diesem gehalten.
• Ein weiteres Rohr 23 wird konzentrisch innerhalb des Rohres 22 von einer Platte 38 gehalten, die mit Abstand derart auf dem Gitter angebracht ist, daß ein Gas, z. B. Luft, durch das Gitter 37b und an der Heizquelle 21 vorbei durch das obere Gitter 37 a herausströmen kann. Durch diesen Abstand und wegen der konzentrischen Anordnung der Rohre 22 und 23 kann die Luft auch durch den Ringraum 24 zwischen den Wänden der Rohre 22 und 23 strömen.
• Innerhalb des Rohres 23 ist ein weiteres Rohr 27 konzentrisch angeordnet, so daß zwischen diesen Rohren ein Ringraum 34 gebildet wird. Dieses Rohr 27 wird von einer unterhalb der Platte 38 angebrachten Platte 10 gehalten, so daß Luft oder ein anderes Gas durch den Ringraum 34 strömen kann. Der Querschnitt des Rohres 27 ist so bemessen, daß ein Behälter 25 lose, aber nicht seitlich verschiebbar, in die Rohröffnung hineinpaßt.
• Innnerhalb des Rohres 27 ist an dessen unterem Teil eine Führungshülse 11 angebracht, die von einem mit Durchbrechungen oder Löcher 13 (s.
• F i g. 1) versehenen Plattenteil 12 gehalten wird; durch die Löcher 13 kann Luft oder ein anderes Gas in den Innenraum des Rohres 27 strömen.
• In der Führungshülse befindet sich ein auf und ab bewegbarer, zweckmäßig als Hohlzylinder ausgebildeter Stößel 26, der in normaler Ruhestellung auf einem geneigten Hebelarm 30 ruht und ebenfalls das Einströmen in den Innenraum des Rohres 27 ermöglicht. Der Hebelarm 30 ist, z. B. über ein Gelenk 31, schwenkbar an der Bodenplatte 10 befestigt und hat einen verlängerten Hebelarm 32, der über die Schwenkverbindung hinausreicht. Zur besseren Stabilität ist die Vorrichtung mit Stützen oder Beinen 41, 42, 43 und 44 versehen. Die Heizquelle 21 besteht im allgemeinen aus einer elektrischen Widerstandsheizung, wobei zweckmäßig Regelgeräte, z. B. Widerstände 45 und 46, eingebaut sind.
• Bekanntlich neigen bestimmte biaxial orientierte thermoplastische Heißschrumpffolien, vor allem solche aus Polyäthylen, dazu, in der Hitze auf anderen Materialien zu haften. Es ist deshalb erforderlich, zumindest die obersten Bereiche der Außenwand der Rohre 22 und 23 mit einer rauhen Oberfläche zu versehen, um ein Anhaften der darauf zum Schrumpfen gebrachten Folie zu verhindern. Die Oberflächen können zweckmäßig durch Behandlung mit einem Sandstrahlgebläse oder Schmirgelpapier oder durch andere Schleifmethoden aufgerauht werden; vorzugsweise wird jedoch ein dünner, feuerfester Keramiküberzug 16, 17, z. B. aus Aluminiumoxyd (A1203) oder Chromoxyd, Magnesiumoxyd, Siliciumoxyd, Zirkonoxyd, Titanoxyd bzw. ähnlichen Stoffen, aufgebracht.
• Bei Betrieb wird zunächst durch die Heizelemente 21 die umgebende Luft bzw. sonstiges Gas erwärmt, welche durch natürliche Konvektion nach oben durch das Gitter oder die durchbrochene Platte 37a strömt.
• In das Rohr 27 wird ein Behälter, z.B. ein Poly- styroltablett 25, in solcher Höhe eingesetzt, daß sich sein oberer Rand etwas über dem Rohr 23 und sein Boden etwas über dem Stößel 26 befindet. Dann wird auf die Oberseite des Behälters ein genügend großer Bogen 6 aus stark schrumpffähiger, biaxial orientierter, thermoplastischer Heißschrumpffolie so aufgelegt, daß er an allen Seiten mit seinen Rändern 7 frei über die Außenwand des Rohres 22 herabhängt.
• Durch das erhitzte Gas, das durch natürliche Konvektion an den herunterhängenden Rändern vorbeiströmt, schrumpfen diese gegen das Rohr 22 und bilden einen verdickten, gummielastischen Ring bzw.
• Wulst. Sobald sich der obere Teil der Folie erwärmt, zieht sich der Wulst nach oben vom Rohr 22 ab und schließt sich schnappend um das Rohr 23. Das durch den Ringraum 24 strömende kältere Gas (z. B. Luft von etwa Raumtemperatur) hält die Außenwand des Rohres 23 auf einer wesentlich niedrigeren Temperatur als die des Rohres 22 (d. h. im allgemeinen etwa 400 C niedriger), so daß der schrumpfende elastische Wulst teilweise abgekühlt wird, während er gegen das Rohr 23 schrumpft und daran hochgezogen wird; dabei behält er jedoch noch eine große Elastizität. Dann wird der Stößel 26 durch eine geeignete Vorrichtung nach oben gestoßen, z. B. durch Herunterdrücken des Hebelarms 32, der den Hebel 30 um das Gelenk 31 nach oben bewegt. Die gegen das Rohr 23 geschrumpften Folienränder werden dadurch von diesem Rohr abgezogen und schließen sich schnappend um die Seiten des Behälters 25, wodurch sich ein dichter, eng anliegender Schrumpfüberzug bildet. Der Behälter wird während des Schrumpfvorganges durch das relativ kalte Gas (z. B. Luft von Raumtemperatur) in den Ringräumen 33 und 34 vor jeder Hitzebeschädigung bewahrt.
• Da die wesentlichen Teile der Vorrichtung aus gewöhnlichem Blech angefertigt werden können, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung äußerst preiswert und leicht herzustellen. Die Rohre 22, 23 und 27 können jeden beliebigen, für die Aufnahme des zu verschließenden Behälters geeigneten Querschnitt besitzen.
• An Stelle der bevorzugten Widerstandsheizung können beliebige andere Heizquellen, wie z. B. Dampfschlangen, Strahlungsheizungen usw., verwendet werden. Ebenso kann an Stelle der bevorzugten, auf natürlicher Konvektion beruhenden Heizmethode auch nach anderen Methoden gearbeitet werden, solange eine für die Erhitzung der Folie auf die Schrumpftemperatur ausreichende Wärmemenge zugeführt wird. Selbstverständlich kann der Behälter 25 auch durch andere Vorrichtungen als durch den Hebelarm 30 und den Stößel 26 angehoben werden.
• Mit dern~ erfindungsgemäßen Verfahren und der entsprechenden Vorrichtung können beliebige, insbesondere hitzeempfindliche Kunststoffbehälter, durch Aufbringen von Schrumpffolien verschlossen werden. Die Behälter werden nicht angegriffen, weil die Folie erst zu einem Wulst vorgeformt und der vorgeformte Wulst teilweise gekühlt wird, ehe er mit dem Behälter inBerührung kommt. Beim Verschließen von hitzeunempfindlichen Behältern kann das Kühlrohr 23 entfallen.
• Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der neuen Vorrichtung kann man auch eine luftdicht versiegelte Packung herstellen. Dazu versieht man die Außenwand des Behälters mit einer Schicht aus Wachs oder einem anderen Siegelmaterial, wobei der vorgeformte, noch ausreichend warme Wulst auf diese Schicht gelangt, d. h. vom Rohr auf diese zurückschnappt und sie zumindest teilweise schmilzt. Beim Abkühlen werden Wulst und Wachs dann dicht miteinander verbunden. Auf ähnliche Weise können luftdicht versiegelte Kunststoffbehälter hergestellt werden, indem sich der vorgeformte Wulst direkt an die Kunststoffoberfläche schnappend anlegt, und zwar solange er noch heiß genug ist um den Kunststoff an den Berührungsstellen teilweise zu schmelzen. Beim Bekühlen werden die beiden Kunststoffmaterialien dicht miteinander versiegelt, so daß eine luftdicht abschließende Abdekkung erhalten wird.
• Im allgemeinen werden erfindungsgemäß eine Polyäthylenfolie oder ein Schlauch verwendet, welche mit 2 bis 100, vorzugsweise mit 6 bis 20 Megarad auf übliche Weise, z. B. mit einem 2000000-Volt-Hochspannungs - Resonanztransformator (General Elektric) oder einem 50000- bis 50000 000-Voltvan-de-Graaff-Elektronengenerator bestrahlt worden sind. Daneben kann ,- und yStrahlung, z.B. aus Kobalt 60 gemäß den USA.-Patentschriften 3 022543 und 2 877 500, verwendet werden.
• Als Ausgangspolyäthylen zur Bestrahlung kann Hoch- oder Niederdruckpolyäthylen von hoher, mittlerer oder niedriger Dichte mit einem Molekulargewicht von 7000 bis 35 000 und mehr verwendet werden. Auch andere stark schrumpfende, biaxial orientierte, thermoplastische Folien, z.B. aus Polyvinylchlorid (»Reynolon«), können verwendet werden.

Claims (7)

1. Die biaxiale Streckung beträgt gewöhnlich 100 bis 700ei0 in Längsrichtung und 100 bis 9000/0 in Querrichtung; sie kann z.B. durch Aufblasen eines bestrahlten Polyäthylenschlauches gemäß USA.-Patentschrift 3 022543 erfolgen, wobei man Polyäthylenfolien mit einer Schrumpfenergie von 7 bis 35 kg/cm2 erhält. Derartige Folien schrumpfen bei 960 C in beiden Richtungen um mindestens 200/0 Patentansprüche: 1. Verfahren zum Aufschrumpfen einer Abdeckfolie aus biaxial orientiertem thermoplastischem Kunststoff auf einen Verpackungsbehälter, wobei nur der Rand der Folie zur Bildung eines elastischen Wulstes geschrumpft wird, d a d u r c h g e k e n n z ei c h n e t, daß die Randteile der über die Öffnung des Behälters gelegten Folie beim Schrumpfen außer Berührung mit der Seitenwand des Behälters gehalten werden, daß die zum Schrumpfen verwendete heiße Luft den Behälter selbst nicht beaufschlagt und daß nach Herstellen eines elastisch verdickten Randwulstes das Halten des Folienrandes unterbrochen wird. so daß sich der vorgeformte Wulst schnappend dicht auf und um den Rand des Behälters legt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Randteile der Folie nach Herstellen des elastischen Wulstes und vor dem Anlegen an den Behälter zumindest teilweise gekühlt werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter mit der Öffnung nach oben auf einem Stempel (26) oder einem Formrohr (27) gehalten wird, welcher bzw. welches den Umfang des Behälters umfaßt, der nach dem Auflegen der Schrumpffolie und nach dem Erhitzen ihres Randes zur Bildung des Wulstes - aus dem Formrohr gehoben wird, so daß der inzwischen gebildete elastische Wulst sich dicht um die Außenwand des Behälters legt.
4. 4. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, unter Verwendung eines Trägerrohres für den Behälter und eines in dem Rohr verschiebbaren Stempels sowie eines zweiten Rohres, dessen Durchmesser größer als der des ersten Rohres ist, und einer Heizvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Rohr (27) mit dem Stempel (26) innerhalb des zweiten Rohres (22) angeordnet ist, dessen oberer Rand sich höchstens bis zur Höhe des Randes des auf dem ersten Rohr (27) sitzenden Behälters erstreckt und das zumindest am oberen Teil (16) seiner Außenwand eine rauhe Oberfläche aufweist, und daß die Heizvorrichtung (21) den Raum außerhalb des ersten Rohres (22) beheizt.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ringraum zwischen dem zweiten Rohr (22) und dem ersten Rohr (27) ein das letztere umgebendes drittes Rohr (23) angeordnet ist, dessen oberer Rand mindestens in den Bereich des rauhen Teiles (16) des zweiten Rohres (22) hineinragt, und das der Ringraum (24) zwischen den beiden äußeren Rohren (22, 23) als Konvektionsschacht für die von der Heizvorrichtung (21) erhitzte Luft dient, während zwischen den inneren Rohren (23, 27) sich Luft von Raumtemperatur befindet.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß auch die obere Randfläche (17) des Rohres (23) aufgerauht ist.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgerauhte Oberfläche aus einem Überzug aus Aluminiumoxyd (Al2O) besteht.

   In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2976 655, 3 017 729, 3034271.

   In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsche Patente Nr. 1 145 086, 1 146433.