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EP1957371B1 - Schrumpfprozess zur herstellung von festen, transportfähigen und bedruckbaren gebinden und vorrichtung zur durchführung eines derartigen schrumpfprozesses - Google Patents

Schrumpfprozess zur herstellung von festen, transportfähigen und bedruckbaren gebinden und vorrichtung zur durchführung eines derartigen schrumpfprozesses Download PDF

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Publication number
EP1957371B1
EP1957371B1 EP06753186A EP06753186A EP1957371B1 EP 1957371 B1 EP1957371 B1 EP 1957371B1 EP 06753186 A EP06753186 A EP 06753186A EP 06753186 A EP06753186 A EP 06753186A EP 1957371 B1 EP1957371 B1 EP 1957371B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
container
air
shrinking process
film
area
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP06753186A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1957371A1 (de
Inventor
Heinrich Justen
Markus Dumon
André MISZEWSKI
Kurt Jansen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KHS GmbH
Original Assignee
KHS GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102005059295A external-priority patent/DE102005059295B4/de
Application filed by KHS GmbH filed Critical KHS GmbH
Priority to PL06753186T priority Critical patent/PL1957371T3/pl
Publication of EP1957371A1 publication Critical patent/EP1957371A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1957371B1 publication Critical patent/EP1957371B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65BMACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B53/00Shrinking wrappers, containers, or container covers during or after packaging
    • B65B53/02Shrinking wrappers, containers, or container covers during or after packaging by heat
    • B65B53/06Shrinking wrappers, containers, or container covers during or after packaging by heat supplied by gases, e.g. hot-air jets
    • B65B53/063Tunnels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65BMACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B63/00Auxiliary devices, not otherwise provided for, for operating on articles or materials to be packaged
    • B65B63/08Auxiliary devices, not otherwise provided for, for operating on articles or materials to be packaged for heating or cooling articles or materials to facilitate packaging
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65BMACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B2220/00Specific aspects of the packaging operation
    • B65B2220/24Cooling filled packages
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65DCONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D71/00Bundles of articles held together by packaging elements for convenience of storage or transport, e.g. portable segregating carrier for plural receptacles such as beer cans or pop bottles; Bales of material
    • B65D71/06Packaging elements holding or encircling completely or almost completely the bundle of articles, e.g. wrappers
    • B65D71/08Wrappers shrunk by heat or under tension, e.g. stretch films or films tensioned by compressed articles

Definitions

  • the invention relates to a shrinking process for the production of solid, transportable and printable containers, in particular bottle containers with a height / width ratio of> 1, consisting of a wrapping of the goods to be packaged with a film so that an overlapping region of the film ends is formed on the bottom surface, heating or convection heating to fuse the free ends in the overlap area and a final heating while simultaneously stabilizing the resulting package by the shrinking operation.
  • the WO 02/36436 A1 describes a multi-zone shrink tunnel with a pre-shrink zone with heated ambient air and a heat zone in which a lateral, final H exert mobilisdung the wrapped in foil goods.
  • the goods are here first, preferably using a solid transport tray, combined into groups and wrapped in foil.
  • the foil ends which overlap at the bottom of the container are sealed by blowing hot air over a wide area and are subjected to the final shrinkage process after a pre-shrinking process. So that the finished containers are printable, they must have constant dimensions and flat surfaces.
  • the printable area should provide sufficient resistance to the pressure roller resting on the print roller, since otherwise a blurred printed image is produced.
  • heating of the entire product is limited, e.g. in foods such as chilled dairy products or carbonated, pressurized beverages. Therefore, the shrinking temperatures were lowered, thereby prolonging the process time. However, the lower temperatures caused problems in the welding, so that not always the required strength in the container shell was achieved.
  • the inventors also found that sealing the overlapping foil ends at lower temperature avoids significant heating of the products themselves, but especially with the continuous transport of the containers involves the problem that the enveloping film is inflated and slipping on side blowing with hot air. This reinforced the already described Tilting of individual objects of the goods to be packaged or to change their position.
  • the object of the present invention was therefore to offer a shrinking process and a device for carrying out this shrinking process, the production of a solid container of goods with a height / width ratio of> 1, preferably> 2, with constant packing density and geometric shape without separate tray allows the individual goods to be heated at best superficially. For units that are or may only be heated on their surface, this means that the core temperature must be kept low and the energy released to the environment must be reduced. Other aspects include space requirements, process control with flexible container sizes and reduction of environmental pollution through outgassing of film materials.
  • the incoming hot air is deflected under intimate interaction with the film at the bottom of the container and recycled in the reverse flow direction in the gas circulation system.
  • This form of hot gas guide will be referred to as reverse flow hereinafter.
  • reverse flow By a parallel movement of the convection zone and the bottom of the can at different speeds it is achieved that the convection zone migrates slowly during the transport of the container over the entire bottom surface, without causing heat accumulation or irregular shrinkage of the film on the container sides.
  • Due to the special gas flow in the form of a reverse flow the heat transfer takes place in a defined convection zone from the hot gas into the bottom surface of the container.
  • the zonal energy input can be optimally adapted to the material thickness or density of the film by controlling the flow velocity of the hot gas and optimally via the exactly definable heat exchange or convection surface.
  • the device according to the invention for carrying out a shrinking process is shown in front view. It can be seen the supply and exhaust air system 5, 7 with the container 1, which is arranged on a conveyor belt 2 via a hot air source 3.
  • the hot air applied in reverse flow serves to form a pre-stabilizing edge shell 32 in the bottom region of the container.
  • the container 1 is shown in a system which has a lateral hot air supply 5.
  • the goods (bottles) of the container are conveyed through a conveyor belt 6 in the product running direction through the shrinking 4.
  • the container 1 with the enveloping film 8 passes in front of the hot air supply 5, there is the risk that the film casing is inflated by the air pressure and thereby threatens to slip. This is prevented by the previously formed edge shell in the region of the bottom of the container, which stabilizes the shape of the container and thus the arrangement of the goods.
  • the shrinking system is shown in side view, wherein in the left part of the system laterally next to the hot air source 3, an exhaust system 7A 7B is indicated.
  • the exhaust air is completely or partially recycled or recycled for the preparation of the hot air, so that in conjunction with the continuous transport heat accumulation can be avoided.
  • the horizontally acting hot air nozzles 5a 5b are shown. These initiate the all-round shrinkage process on the container enclosed by a wrapping film 8.
  • the two sections formation of the edge shell, finish shrinkage
  • the hot air supply is designed as a reverse flow.
  • the net-like structure of the conveyor belt 2 is partially covered by the slides 10, 11. This ensures that only the bottom surface 12 of the transported container or a sub-area is acted upon by the incoming hot air (mitwandernde convection zone).
  • the hot gases flow at high pressure from the laterally disposed nozzles 5.
  • the flow rate can be further increased and directed over the entire surface constantly against the film 8, since the container on the bottom surface has already been stabilized so that the order the bottle-shaped goods 13 turned over film 8 withstands a high lateral pressure load.
  • the container 1 stands on a mesh or lattice-like structure 9, so that the hot air flowing out of the nozzle field 33 via the nozzle 14 has access to a Convection zone 15 of the conveyor belt 6 has.
  • the convection zone 15 the heat transfer from the hot gas by convection takes place in the bottom surface 12 of the container. After deflection on the surface of the container bottom, the hot gas flows in the direction of arrow via suction openings 16, 17 back into the exhaust air area.
  • Fig. 4 shows the transport of the container 1 via an inventively according to the principle of the reverse flow formed air exchange plate 29 with convection zone 15 for forming a stabilizing edge shell.
  • the flow direction of the hot supply air 5 is deflected into the exhaust air system 7a, 7b.
  • the zonal control of the longitudinal and transverse slides 23, 26 is necessary in order to achieve the follow-on movement of the convection zone and bottom surface 12 of the container while avoiding heat build-up.
  • FIG. 5 On the left edge of the picture is in partial cross section of Fig. 5 a preferred variant of the invention designed according to the air exchange plate 29 for the discrete hot air in the area of the bottom of the container.
  • the air exchange plate 29 includes sliding ribs 31, on which the net-like conveyor belt 18 is supported.
  • the container 1 contains a plurality of products 19 enveloped by a shrink film 20.
  • Zone activation can be done manually or automatically.
  • the container 1 is conveyed in the direction of the arrow over the reticulated conveyor belt 18 in the sphere of influence of the hot air source 3 (vertical arrow).
  • the longitudinal slide 23 is set manually. This can be adjusted via an eccentric adjustment 24 Fig. 7 respectively.
  • the slider adjustment is controlled by a zone activation 25, with the help of the cross slide 26 depending on the position of the product or the container 1 on the conveyor belt 18 either activate the supply air or switch off.
  • a perforated plate as a cross slide 26 and pipes 27 for the hot air supply and a separation housing 28 for the supply and exhaust air are required according to the embodiment.
  • the above example shows how, in the device according to the invention, the hot gas is conducted to form a stabilizing edge shell on the principle of the reverse flow.
  • the heating surface is represented by an air exchange plate, which includes a special gas guide in which the gas is transferred from an open to a closed loop system.
  • On the heating surface is a field of pits, e.g. in channel or bell shape, wherein in each bell a centrally arranged Zu Kunststofftechnik is arranged in the form of a nozzle which has a very small distance from the heating surface.
  • On the side of the bell are one or more exhaust units in the form of suction, whose diameter and number is selected so that the inflowing supply air is sucked off after deflection at the bottom of the container.
  • the container 1 stands on a net or grid-like structure 9 or 10, so that the hot air flowing up from a sink or bell has access to the convection zone 15.
  • the convection zone 15 the heat transfer from the hot gas by convection takes place in the bottom surface of the container. After deflection on the surface of the container bottom, the hot gas flows via suction openings 16, 17 back into the exhaust air area.
  • the device according to the invention can be controlled in wide sections of the convection zone.
  • a zone with the required energy requirement is supplied via temperature and flow profiles that the user can specify depending on the path.
  • the energy requirement is calculated or determined empirically based on the material thickness, the material density or on the heat capacities of the film to be heated. Thereafter, the film can be tempered specifically.
  • the plastic By cooling in the last process step, on the one hand, the plastic is transferred from the plastic region into the elastic region, the maximum stresses in the material increasing and solidifying. On the other hand, the film also shrinks during this cooling whereby the tensions in the film increase and the container stabilizing holding forces are greater. If the environment is too hot, it must be actively cooled because the ambient air is insufficient to solidify.

Landscapes

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  • Auxiliary Devices For And Details Of Packaging Control (AREA)
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Schrumpfprozess zur Herstellung von festen, transportfähigen und bedruckbaren Gebinden, insbesondere Flaschengebinde mit einem Höhen/Breitenverhältnis von >1, bestehend aus einem Umhüllen der zu verpackenden Güter mit einer Folie, sodass sich an der Bodenfläche ein überlappender Bereich der Folienenden ausbildet, einem Aufheizen durch Wärmeaustausch bzw. Konvektion, um die freien Enden im Überlappungsbereich zu verschmelzen und einem abschließenden Erhitzen, wobei gleichzeitig das entstehende Gebinde durch den Schrumpfvorgang stabilisiert wird.
  • Schrumpfprozesse zur Herstellung von festen, transportfähigen und bedruckbaren Gebinden werden heutzutage in vielfacher Form bei Folienverpackungen durchgeführt, die als Verkaufseinheit von Flaschen verwendet wird. Die Folie dient hierbei auch als Werbeträger, beispielsweise bei Getränkeflaschen, die mit einer Schrumpffolie umhüllt sind. Üblicherweise werden zur Erwärmung der Schrumpffolien Heißgase verwendet, bei denen die Wärmeenergie durch Konvektion auf die Oberfläche des aufzuheizenden Gutes übertragen wird.
  • Die WO 02/36436 A1 beschreibt einen mehrzonigen Schrumpftunnel mit einer Vorschrumpf-Zone mit erwärmter Umgebungsluft und einer Hitze-Zone, in welcher eine seitliche, abschließende Heißluftbeaufschlagung der in Folie gehüllten Güter erfolgt. Die Güter werden hierbei zunächst, vorzugsweise unter Verwendung einer festen Transportschale, zu Gruppen zusammengefasst und in Folie eingeschlagen. Die am Gebindeboden überlappenden Folienenden werden durch breitflächiges Aufblasen von Heißluft versiegelt und nach einem Vorschrumpfprozess dem abschließenden Schrumpfungsprozess unterworfen. Damit die fertigen Gebinde bedruckbar sind, müssen sie konstante Abmessungen und ebene Flächen aufweisen. Außerdem sollte die bedruckbare Fläche einen ausreichenden Widerstand gegen die beim Bedrucken aufliegende Druckrolle bieten, da sonst ein verschwommenes Druckbild entsteht. Diese Forderungen führen zu Gebinden mit gleicher räumlicher Abmessung und reproduzierbarer Relativpositionen der Transportgüter.
  • Es wurde festgestellt, dass besonders beim Transport während der Verpackung von Gütern mit hochliegendem Schwerpunkt, wie z.B. bei Flaschen mit einem Höhen-/Breitenverhältnis von deutlich > 1, vorzugsweise > 2, die im Überlappungsbereich der Folienenden aufrecht stehenden Güter dazu neigen, ihre Position relativ zu den anderen Objekten durch Kippen zu verändern. Die im Herstellungsprozess und beim Transport nicht vermeidbaren Vibrationen und Erschütterungen des Gebindes bewirken während des Schrumpfprozesses eine Instabilität und Ungleichmäßigkeit der Schrumpfung. Es wurde daher versucht, unter Verwendung einer festen Tragschale ein Gebinde mit gleicher, räumlicher Abmessung und reproduzierbaren Relativpositionen der Objekte zueinander herzustellen. Da es sich jedoch um Massenprodukte mit relativ niedrigen Stückpreisen handelt, kommt die separate Zuführung einer Schale für die Herstellung besonders stabiler Gebinde wegen des erhöhten ökonomischen Einsatzes von Material und Energien nicht in Betracht.
  • Bei bestimmten Produkten ist eine Erwärmung des gesamten Produktes nur begrenzt zulässig, z.B. bei Lebensmitteln wie gekühlten Milchprodukten oder bei mit Kohlendioxid versetzten, unter Druck stehenden Getränken. Daher wurden die Schrumpftemperaturen herabgesetzt, wodurch sich die Prozessdauer verlängerte. Allerdings führten die niedrigeren Temperaturen zu Problemen bei der Verschweißung, so dass nicht immer die erforderliche Festigkeit in der Gebindehülle erreicht wurde.
  • Die Erfinder stellten außerdem fest, dass eine Versiegelung der überlappenden Folienenden bei niedrigerer Temperatur zwar eine nennenswerte Erwärmung der Güter selbst vermeidet, jedoch insbesondere beim kontinuierlichen Transport der Gebinde mit dem Problem einhergeht, dass die umhüllende Folie bei seitlichem Anblasen mit Heißluft aufgeblasen wird und verrutscht. Dies verstärkte die bereits beschriebene Neigung von Einzelobjekten der zu verpackenden Güter zu kippen bzw. ihre Position zu verändern.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, einen Schrumpfprozess sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Schrumpfprozesses anzubieten, die ohne separate Tragschale die Herstellung eines festen Gebindes aus Gütern mit einem Höhen-/ Breitenverhältnis von > 1, vorzugsweise > 2, bei gleichbleibender Packungsdichte und geometrischer Form ermöglicht, wobei die einzelnen Güter allenfalls oberflächlich erwärmt werden sollen. Bei Einheiten, die nur an ihrer Oberfläche erwärmt werden sollen oder dürfen, bedeutet dies, dass die Kerntemperatur niedrig zu halten ist und die Energieabgabe an die Umwelt reduziert werden muss. Weitere Aspekte sind Raumbedarf, Prozesssteuerung bei flexiblen Gebindegrößen und Reduzierung der Umweltbelastung durch Ausgasung von Folienwerkstoffen.
  • Diese Aufgabe wird mit einem Schrumpfprozess gemäß Anspruch 1 sowie einer Vorrichtung zur Durchführung des Schrumpfprozesses gemäß Anspruch 7 gelöst. Weitere Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der folgenden Beschreibung.
  • Mit dem neuen Schrumpfprozess konnte eine effiziente Energieübertragung erreicht werden, wobei der Wärmeübergangskoeffizient zwischen den beteiligten Medien bzw. Stoffen, die Art und Größe der jeweils beheizten Oberfläche und die Strömungsgeschwindigkeit des Heißgases über die gesamte Wärmeaustausch bzw. Konvektionsfläche sowie der Gasaustausch mit der Umgebung optimiert wurde. Durch bestimmte Maßnahmen konnte die Kerntemperatur niedrig gehalten werden und die Verpackungsfolie durch enge Begrenzung der hohen Temperaturen lokal verschweißt werden, wobei die Einzelobjekte (Verpackungsgüter) kurzzeitig nur an ihrer Oberfläche auf die erforderliche Schrumpftemperatur erwärmt wurden. Ferner konnte die Energieabgabe an die Umwelt dadurch reduziert werden, dass die zum Verschweißen der im Bodenbereich überlappenden Folienenden dienende Heißluft nur auf die Bodenfläche des Gebindes und somit zonal begrenzt gerichtet wurde. Dadurch konnte eine schnelle Formstabilisierung des Gebindes durch "Insitu"-Ausbildung einer Randschale erreicht werden, so dass die Güter bereits am Anfang des Schrumpfprozesses in ihrer Position zueinander fixiert wurden. Dadurch hielt das an der Bodenfläche bereits stabilisierte Gebinde beim seitlichen Anblasen mit Heißluft auch einer höheren Druckbelastungen stand, so dass der Anblasvorgang auf eine kurze Behandlungsdauer beschränkt werden konnte.
  • Gleichzeitig ergab sich beim kontinuierlichen Transport, insbesondere bei Gebinden mit großer Stellfläche der Vorteil, dass durch die beaufschlagte Heißluft ein Wärmestau in der Stellflächenmitte bzw. eine unzulässige Erwärmung des zu verpackenden Guts vermieden werden konnte. Bisher bestand die Gefahr, dass sich die Seitenteile des Gebindes durch die allseitig verströmende Heißluft erwärmten und den Schrumpfprozess der umhüllenden Folie unregelmäßig beeinflussten. Dieses Problem konnte durch einen schnellen kontinuierlichen Transport des Gebindes auf einer netzartigen Struktur in Kombination mit einer zonalen Beaufschlagung der Bodenflächen durch Heißluft gelöst werden. Hierbei wird Heißluft in Bündeln von diskret verteilten Gasstrahlen in eine Konvektionszone eingeleitet, welche durch den Gebindeboden einerseits sowie Abluftöffnungen andererseits begrenzt ist. Die einströmende Heißluft wird unter inniger Wechselwirkung mit der Folie am Gebindeboden umgelenkt und mit umgekehrter Strömungsrichtung in das Gaskreislaufsystem rückgeführt. Diese Form der Heißgasführung wird im Weiteren als Umkehrströmung bezeichnet werden. Durch eine Parallelbewegung von Konvektionszone und Gebindeboden mit unterschiedlicher Geschwindigkeit wird erreicht, dass die Konvektionszone während des Transportes des Gebindes langsam über die gesamte Bodenfläche mitwandert, ohne einen Wärmestau oder unregelmäßiges Schrumpfen der Folie an den Gebindeseiten zu verursachen. Durch die besondere Gasführung in Form einer Umkehrströmung erfolgt der Wärmeübergang in einer definierten Konvektionszone aus dem Heißgas in die Bodenfläche des Gebindes. Dabei kann der zonale Energieeintrag optimal der Materialstärke oder Dichte der Folie durch Steuerung der Strömungsgeschwindigkeit des Heißgases und optimal über die exakt definierbare Wärmetausch- bzw. Konvektionsfläche angepasst werden.
  • Die vorstehend genannten Vorteile werden erfindungsgemäß in überraschend einfacher und ökonomischer Weise erreicht. Im Folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
  • Fig. 1
    prinzipieller Aufbau einer Schrumpfanlage zur Herstellung von festen, transportfähigen und bedruckbaren Gebinden (Vorderansicht und Seitenansicht).
    Fig. 2
    perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäß ausgebildeten Schrumpfvorrichtung
    Fig. 3
    prinzipielle Darstellung zur Umkehrströmung und Ausbildung einer Randschale anhand eines Querschnitts durch eine Luftaustauschplatte
    Fig. 4
    Transport eines Gebindes über eine erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung zur Heißgasbeaufschlagung im Bodenbereich des Gebindes
    Fig. 5
    perspektivische Ansicht der Vorrichtung zur Heißgasbeaufschlagung
    Fig. 6
    Gesamtansicht der Vorrichtung zur Ausbildung einer Randschale
    Fig. 7
    Aufbau einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung zur Ausbildung einer Randschale
    Fig. 8
    Ablaufschema des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von festen transportfähigen und bedruckbaren Gebinden.
  • Im oberen Teil der Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung eines Schrumpfprozesses in Vorderansicht dargestellt. Man erkennt das Zu- und Abluftsystem 5, 7 mit dem Gebinde 1, das auf einem Förderband 2 über einer Heißluftquelle 3 angeordnet ist. Die in Umkehrströmung aufgebrachte Heißluft (siehe Pfeilrichtungen in Fig. 3) dient zum Ausbilden einer vorstabilisierenden Randschale 32 im Bodenbereich des Gebindes.
  • Im rechten Teil von Fig. 1 ist das Gebinde 1 in einer Anlage dargestellt, die eine seitliche Heißluftzuführung 5 aufweist. Die Güter (Flaschen) des Gebindes werden über ein Transportband 6 in Produktlaufrichtung durch die Schrumpfanlage 4 gefördert. Sobald das Gebinde 1 mit der umhüllenden Folie 8 vor die Heißluftzuführung 5 gelangt besteht die Gefahr, dass die Folienhülle durch den Luftdruck aufgeblasen wird und dabei zu verrutschen droht. Dies wird durch die vorab ausgebildete Randschale im Bereich des Gebindebodens verhindert, die die Form des Gebindes und damit die Anordnung der Güter stabilisiert.
  • Im unteren Abschnitt der Fig. 1 ist die Schrumpfanlage in Seitenansicht dargestellt, wobei im linken Teil der Anlage seitlich neben der Heißluftquelle 3 ein Abluftsystem 7A 7B angedeutet ist. Die Abluft wird ganz oder teilweise zur Aufbereitung der Heißluft in den Kreislauf geführt bzw. rezykliert, so dass im Zusammenwirken mit dem kontinuierlichen Transport ein Wärmestau vermieden werden kann.
  • Im rechten Teil der Schrumpfanlage sind die horizontal wirkenden Heißluftdüsen 5a 5b dargestellt. Diese leiten den allseitigen Schrumpfungsprozess an dem mit einer umhüllenden Folie 8 eingeschlossenen Gebinde ein. In der perspektivischen Darstellung nach Fig.2 sind die beiden Abschnitte (Ausbildung der Randschale, Fertigschrumpfen) analog zu Fig. 1 dargestellt. Unter dem Förderband 2 ist die Heißluftzufuhr als Umkehrströmung ausgebildet. Im Konvektionsbereich wird die netzartige Struktur des Förderbands 2 durch die Schieber 10, 11 teilweise abgedeckt. Dadurch ist sichergestellt, dass nur die Bodenfläche 12 des transportierten Gebindes oder eines Teilbereiches von der einströmenden Heißluft beaufschlagt wird (mitwandernde Konvektionszone).
  • Im Abschnitt 4 der Anlage strömen die Heißgase mit hohem Druck aus den seitlich angeordneten Düsen 5. Die Strömungsgeschwindigkeit kann weiter erhöht und über die gesamte Fläche konstant gegen die Folie 8 gerichtet werden, da das Gebinde an der Bodenfläche bereits so stabilisiert wurde, dass die um die flaschenförmigen Güter 13 umgeschlagen Folie 8 einer hohen seitliche Druckbelastung standhält.
  • Mit einem abschließenden Kühlen durch Anblasen mit Kaltluft (nicht dargestellt) wird zum einen der Kunststoff vom plastischen Bereich in den elastischen Bereich überführt, wobei die maximalen Spannungen im Material ansteigen und es sich dabei verfestigt. Zum anderen schrumpft die Folie auch noch bei dieser Abkühlung, wodurch die Spannungen in der Folie ansteigen und die das Gebinde stabilisierenden Haltekräfte die erforderliche Größe erreichen. Bei zu heißer Umgebung muss aktiv gekühlt werden, da die Temperatur der Umgebungsluft zur Verfestigung nicht ausreicht.
    Im Zusammenhang mit dem in Fig. 3 dargestellten Teilquerschnitt durch eine Luftaustauschplatte soll das Prinzip der Umkehrströmung nachfolgend erläutert werden:
  • Das Gebinde 1 steht auf einer netz- oder gitterartigen Struktur 9, so dass die aus dem Düsenfeld 33 aufströmende Heißluft über Düse 14 einen Zugang zu einer Konvektionszone 15 des Transportbandes 6 hat. In der Konvektionszone 15 erfolgt der Wärmeübergang aus dem Heißgas durch Konvektion in die Bodenfläche 12 des Gebindes ein. Nach Umlenkung auf der Oberfläche des Gebindebodens strömt das Heißgas in Pfeilrichtung über Absaugöffnungen 16, 17 zurück in den Abluftbereich.
  • Fig. 4 zeigt den Transport des Gebindes 1 über eine erfindungsgemäß nach dem Prinzip der Umkehrströmung ausgebildete Luftaustauschplatte 29 mit Konvektionszone 15 zur Ausformung einer stabilisierenden Randschale. Dabei wird die Strömungsrichtung der heißen Zuluft 5 in das Abluftsystem 7a, 7b umgelenkt. Nicht dargestellt ist die zonale Steuerung der Längs- und Querschieber 23, 26. Diese ist erforderlich, um die mitlaufende Bewegung von Konvektionszone und Bodenfläche 12 des Gebindes unter Vermeidung eines Wärmestaus erreichen zu können.
  • Am linken Bildrand ist im Teilquerschnitt der Fig. 5 eine bevorzugte Variante der erfindungsgemäß ausgebildeten Luftaustauschplatte 29 für die diskrete Heißluftbeaufschlagung im Bereich des Gebindebodens dargestellt. Die Luftaustauschplatte 29 enthält Gleitstege 31, auf denen das netzartige Transportband 18 abgestützt wird. Das Gebinde 1 enthält eine Vielzahl von mit einer Schrumpffolie 20 umhüllten Produkten 19.
  • Wenn der Transport des Gebindes 1 in Pfeilrichtung über die Luftaustauschptatte 29 erfolgt, werden die Zulufteinheiten 21 und die Ablufteinheiten 22 über registerartig angeordnete Quer- und Längsschieber gesteuert. Diese Steuerung, auch "Zonenaktivierung" genannt, ist in Fig. 6 und Fig. 7 dargestellt und wird nachfolgend ausführlich beschrieben:
  • Die Zonenaktivierung kann manuell oder automatisch gesteuert erfolgen. In dem Beispiel nach Fig. 6 wird das Gebinde 1 in Pfeilrichtung über das netzartige Transportband 18 in den Einflussbereich der Heißluftquelle 3 (senkrechter Pfeil) gefördert. In den hier dargestellten Beispielen wird der Längsschieber 23 manuell eingestellt. Dieses kann über eine Excenterverstellung 24 gemäß Fig. 7 erfolgen. In Querrichtung erfolgt die Schiebereinstellung gesteuert über eine Zonenaktivierung 25, mit deren Hilfe die Querschieber 26 je nach Position des Produktes bzw. des Gebindes 1 auf dem Transportband 18 entweder die Zuluft aktivieren oder abschalten. Zur Steuerung der Zonenaktivierung sind gemäß Ausführungsbeispiel eine Lochplatte als Querschieber 26 sowie Rohre 27 für die Heißluftzufuhr und ein Trenngehäuse 28 für die Zu- und Abluft erforderlich.
  • Aus dem vorstehenden Beispiel ergibt sich, wie in der erfindungsgemäßen Vorrichtung das Heißgas zur Ausbildung einer stabilisierenden Randschale nach dem Prinzip der Umkehrströmung geführt wird. Die Heizfläche wird durch eine Luftaustauschplatte dargestellt, die eine spezielle Gasführung umfasst, bei der das Gas von einem offenen in einen geschlossenen Kreislaufsystem überführt wird. Auf der Heizfläche ist ein Feld von Vertiefungen, z.B. in Kanal- oder Glockenform, angeordnet, wobei in jeder Glocke eine zentrisch angeordnete Zulufteinheit in Form einer Düse angeordnet ist, die einen sehr geringen Abstand zur erwärmenden Fläche aufweist. Seitlich von der Glocke befinden sich eine oder mehrere Ablufteinheiten in Form von Absaugöffnungen, deren Durchmesser und Anzahl so gewählt ist, dass die einströmende Zuluft nach Umlenkung an der Gebindebodenfläche abgesaugt wird.
  • Im Zusammenhang mit dem Teilquerschnitt durch eine Gleitplatte nach Fig. 3 und 5 kann die Umkehrströmung anhand einer prinzipiellen Darstellung erläutert werden. Das Gebinde 1 steht auf einer netz- oder gitterartigen Struktur 9 bzw. 10, so dass die aus einer Senke bzw. Glocke aufströmende Heißluft einen Zugang zur Konvektionszone 15 hat. In der Konvektionszone 15 erfolgt der Wärmeübergang aus dem Heißgas durch Konvektion in die Bodenfläche des Gebindes. Nach Umlenkung auf der Oberfläche des Gebindebodens strömt das Heißgas über Absaugöffnungen 16, 17 zurück in den Abluftbereich.
  • Bei dieser Anordnung ist dafür gesorgt, dass die Vertiefungen oder im vorliegenden Fall die Glocken immer ganz oder zumindest am Rand vollständig von dem Boden des Gebindes abgedeckt werden. Durch die Umkehrströmung wird der Fehllufteinfluss minimiert. Auch bei Einsatz von weniger Energie und einer geringen Zuluftmenge wird die Ausbildung einer stabilisierenden Randschale erreicht. Dies gilt sogar bei einer parallelen Relativbewegung von Objekt und Heizfläche, da die Konvektionszone mitwandert.
  • Ferner ist die erfindungsgemäße Einrichtung in weiten Abschnitten der Konvektionszone steuerbar. Hierzu wird über Temperatur- und Strömungsprofile, die der Anwender wegabhängig vorgeben kann, eine Zone mit dem gewünschten Energiebedarf versorgt. Der Energiebedarf wird nach der Materialstärke, der Materialdichte oder nach den Wärmekapazitäten der aufzuheizenden Folie berechnet oder empirisch ermittelt. Danach kann die Folie gezielt temperiert werden.
  • Eine schematische Übersicht des Verfahrensablaufs beim Schrumpfen zeigt die beiliegende Fig. 8. Hierin bedeuten:
    1. 1. Umhüllen des Gebindes mit einer Folie
    2. 2. Ausbilden des Bodenbereichs mit überlappenden Folienenden
    3. 3. Anblasen der Überlappung mit in Umkehrströmung geführter Heißluft bei 200 bis 210°
    4. 4. zonal begrenzte Haltezeit bis zum Schmelzen der Folie, Dauer 1 - 2 Sekunden bei Strömungsgeschwindigkeiten von 25 - 35 Meter pro Sekunde
    5. 5. Formstabilisierung des Gebindes durch Ausbildung einer Randschale im Bodenbereich
    6. 6. vollständiges Schrumpfen der Folie durch seitliches Anblasen mittels Heißluft bei erhöhtem Druck
    7. 7. Anblasen mit Kaltluft zur Verfestigung der Folie
  • Durch das Kühlen im letzten Verfahrensschritt wird zum einen der Kunststoff vom plastischen Bereich in den elastischen Bereich überführt, wobei die maximalen Spannungen im Material ansteigen und es sich dabei verfestigt. Zum anderen schrumpft die Folie auch noch bei dieser Abkühlung wodurch die Spannungen in der Folie ansteigen und die das Gebinde stabilisierenden Haltekräfte größer werden. Bei zu heißer Umgebung muss aktiv gekühlt werden, da die Umgebungsluft zur Verfestigung nicht ausreicht.
  • Bezugszeichenliste Beschreibung
  • 1
    Gebinde
    2
    Förderband
    3
    Heißluftquelle
    4
    Schrumpfanlage
    5
    Heißluftzuführung
    1. a) Heißluftdüsen
    2. b) Heißluftdüsen
    6
    Transportband
    7
    Abluftsystem
    1. a) Abluftsystem
    2. b) Abluftsystem
    8
    Folie
    9
    netzartige Struktur
    10
    Schieber
    11
    Schieber
    12
    Bodenfläche
    13
    flaschenförmige Güter
    14
    Düse
    15
    Konvektionszone
    16
    Absaugöffnung (Fig.3) Gleitplatte (Fig.5)
    17
    Absaugöffnung (Fig.3) Gleitsteg (Fig.5)
    18
    Netzartiges Transportband
    19
    Produkte (Fig.5) Einflußbereich der Zuluft (Fig.6)
    20
    Schrumpffolie
    21
    Zuluftdüsen
    22
    Abluftdüsen
    23
    Längsschieber
    24
    Excenterverstellung
    25
    Zonenaktivierung
    26
    Querschieber Lochplatte
    27
    Rohre
    28
    Trenngehäuse
    29
    Luftaustauschplatte
    30
    Schieberplatte
    31
    Gleitstege
    32
    Randschale
    33
    Düsenfeld

Claims (12)

  1. Schrumpfprozess zur Herstellung von festen, transportfähigen und bedruckbaren Gebinden, insbesondere von Flaschengebinden mit einem Höhen-/Breitenverhältnis > 1 und mit hitzeempfindlichen Füllgütern, bestehend aus einem Umhüllen der zu verpackenden Güter mit einer Folie, so dass sich an der Bodenfläche ein überlappender Bereich der Folienenden ausbildet, einem Aufheizen durch Wärmeaustausch bzw. Konvektion, um die freien Enden im Überlappungsbereich zu verschmelzen, und einem abschließenden Erhitzen in einem Schrumpfofen, wobei das entstehende Gebinde durch den Schrumpfvorgang stabilisiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass
    die einströmende Heißluft zunächst auf die Bodenfläche des Gebindes zur Ausbildung einer Randschale im Bereich der Flaschenböden zonal begrenzt wird und dabei das Gebinde formstabilisiert wird
    während der Stabilisierung das Gebinde kontinuierlich transportiert wird und dabei die in einem Bündel von diskret verteilten Gasstrahlen auf den Bodenbereich des Gebindes gerichtete Heißluft nach einem zonal begrenzten Wärmeaustausch mit der Folie abgeleitet und rückgeführt wird
    und dass im Schrumpfofen weiteres Heißgas mit erhöhter seitlicher Ausblasgeschwindigkeit seitlich gegen das kontinuierlich weiter transportierte Gebinde gerichtet wird, um den Schrumpfprozess vollständig durchzuführen.
  2. Schrumpfprozess nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie zu einem Gebindeboden verschweißt und zugleich geschrumpft wird und dabei eine formschlüssige Ausformung der Bodenfläche des Gebindes entsteht.
  3. Schrumpfprozess nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gebinde währen des Schweißvorganges auf einer Fördereinrichtung bewegt werden, wobei die einströmende Heißluft nach dem Wärmaustausch abgesaugt und dabei so gesteuert wird, dass das Verschweißen auf den Überlappungsbereich oder einer Teilfläche des Bodens begrenzt ist.
  4. Schrumpfprozess nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zonale Beaufschlagung durch Aktivierung von diskret verteilten Ausström- und Ablufteinheiten erfolgt, die mechanisch, hydraulisch oder elektrisch steuerbar sind.
  5. Schrumpfprozess nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ablufteinheit ein Unterdruck gebildet wird, der ausreicht, die Heißluft aus der Ausströmeinheit im Überlappungsbereich zu beschleunigen und mit erhöhter Geschwindigkeit über die zu verschweißenden Folienenden zu führen.
  6. Schrumpfprozess nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Zu- und Ablufteinheiten durch Quer- und Längsschieber erfolgt, wobei einzelne Einheiten aus den diskret verteilten Zu- und Ablufteinheiten entsprechend der zonalen Beaufschlagung der Folienenden im Überlappungsbereich aktiviert werden.
  7. Vorrichtung zur Durchführung eines Schrumpfprozesses zur Herstellung von festen, transportfähigen und bedruckbaren Gebinden, insbesondere von laschengelbinden mit einem Höhe-/ Breitenverhältnis > 1 und mit hitzeempfindlichen Füllgütern, bestehend aus einer Verpackungsmaschine, in der die zu verpackenden Güter mit einer Folie eingeschlagen, aufgeheizt und dann in einem Schrumpfofen zu einem festen Gebinde verpackt werden, wobei während des Aufheizens die Gebinde auf einem Transportband bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportband (6) eine netzartige Struktur (9) aufweist, wobei im Aufheizbereich unterhalb des Transportbandes diskret verteilte Zu- und Ablufteinheiten (21, 22) angeordnet sind während im Schrumpfbereich Heißluftdüsen (5) zur seitlichen Heißluftbeaufschlagung mit erhöhter Anblasgeschwindigkeit gegen die Gebinde gerichtet sind
    und dass unterhalb der netzartigen Struktur die Zu- und Ablufteinheiten (21, 22) mit registerartig angeordneten Quer- und Längsschiebern zur zonalen Begrenzung des Heißluftstroms auf den Bodenbereich der Gebinde versehen sind.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zu- und Abluft unterhalb des Transportbandes (6) in einem geschlossenen Kreislauf geführt ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass jede Zu- und Ablufteinheit (21, 22) in einer Vertiefung einer Gleitplatte (16) angeordnet ist und dass die für das Aufheizen der Bodenfläche benötigten Zu- und Ablufteinheiten in Form von diskret verteilten Vertiefungen in der Gleitplatte (16) über die registerartig angeordneten Quer- und Längsschieber (23, 26) freigeschaltet sind.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 7, 8, 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen als Glocken oder Kanäle ausgebildet sind.
  11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasströmung als Umkehrströmung ausgebildet ist, wobei die Strömungsgeschwindigkeit des Heißgases nach Wärmeaustausch mit der Bodenfläche umgekehrt wird.
  12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aus- bzw. Einströmrichtung der Zu- und Ablufteinheiten (21, 22) parallel nebeneinanderliegend angeordnet sind.
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