DE2060403B2 - Vorrichtung zum thermischen versiegeln von aus einem schlauch eines verpackungslaminats bestehenden verpackungen - Google Patents
Vorrichtung zum thermischen versiegeln von aus einem schlauch eines verpackungslaminats bestehenden verpackungenInfo
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Description
35
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patenanspruches 1 genannten Art.
Eine derartige Vorrichtung ist bereits bekannt (CH-PS 4 63 088) und dient zum Versiegeln von
Verpackungslaminat, das mindestens eine elektrisch leitfähige Metallschicht und eine Thermoplastschicht
aufweist, die zum Versiegeln dient. Das Erhitzen der Thermoplastschicht erfolgt beim Stand der Technik
durch das induktive Erhitzen der Metallschicht mittels der elektrischen Spule, die jedoch eine große Induktanz
und große Trägheit sowie große transiente Ströme aufweist.
Darüber hinaus ist es beim Versiegeln von tütenförmigen
Verpackungsbehältern bekannt, die hochstehende Verschlußrippe mittels zweier Backen zusammenzupressen
und dafür zu sorgen, daß in der Metallschicht eine induktive Erwärmung erfolgt, die durch impulsweises
Erhitzen der Versiegelungsbacke mit Hilfe von Hochfrequnenzströmen vorgenommen wird. Hierzu
dient ein mit Kühlwasser gekühlter Kupferleiter, der in einer der Backen angeordnet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Versiegeln mit Hilfe einer einfach aufgebauten Vorrichtung
zu verbessern insbesondere zu beschleunigen, um zu einem produktiven Verpackungsverfahren beizutragen,
bei dem die Verpackungen auch wirklich dicht versiegelt sind.
Die Erfindung besteht darin, daß die Spule aus einer Schiene mit wenigen, sich im wesentlichen in einer
Ebene erstreckenden Windungen gebildet ist und daß diese Schiene und der Kern Teile von Preßflächen des
Siegelungsbacken sind. Zweckmäßigerweise sind die Schiene und der Kern in elektrisch isolierendes Material
des Siegelungsbackens eingebettet.
Hierdurch ist es nicht nur möglich, daß der Abstand zwischen der Spule bzw. Schiene und der Metallschicht
«,ehr klein und zwar immer gleichmäßig klein zwischen
etwa 0,3 und 1 mm gehalten werden kann, da er nur noch von der Dicke derjenigen Laminatschicht abhängt,
die sich zwischen den betreffenden Siegelungsbacken und der Metallschicht befindet. Es ist jedoch auch das
Impulsverfahren anwendbar, das bei der eingangs genannten Entgegenhaltung infolge der hohen Induktanz
und großen Tätigkeit praktisch nicht durchführbar
Gerade die impulsartige Erwärmungsmethode ist bei derartigen Schlauchversiegelungsverfahren sehr wichtig,
um einerseits Erwärmungszeit und damit Verpakkungszeit sowie Wärmeenergie zu sparen und andererseits
eine bessere Programmsteuerung der einzelnen aufeinander abgestimmten Verfahrens- und Versiegelungsschritte
zu ermöglichen. Auch die Siegelungsbakken selbst sind kompakter ausbildbar. Nicht nur der
magnetisierbar Kern, sondern auch die Spulenschienen selbst schließen bündig mit der Vergußmasse der
Siegelungsbacken ab und bieten ebene Preßflächen, so daß diese in der Versiegelungszone keine Druckkraftinhomogenitäten
aufweist. Die Schließkraftübertragung ist daher wesentlich gleichmäßiger und es kann auch
eine verhältnismäßig homogene Ausbildung des elektromagnetischen Wechselfelds in der Versiegelungszone
eingehalten werden.
Zu erwähnen ist noch, daß das Einbetten von Spulenschienen in Preßbacken an sich bekannt ist
(FR-PS 12 05 655).
Die bei der Erfindung zur Anwendung gelangenden elektrischen Wechselströme sollten eine Frequenz
zwischen 0,5 und 2 MHz aufweisen.
Anhand der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Darin zeigt
Fig. 1 in stark vergrößerter Darstellung einen Teilschnitt durch zwei Verpackungslaminate, die an der
Versiegelungszone durch zwei Siegelungsbacken zusammengepreßt sind, und
Fig.2 einen Siegelungsbacken in schematischer Darstellung und den elektrischen Anschluß der aus zwei
Windungen bestehenden Spulenschiene an einen Hochfrequenzgenerator.
Jede Lage cIce Verpackungslaminats 6 besteht aus
einer Trägerschicht 10, beispielsweise aus Papier oder Pappe, einer inneren Thermoplastschicht 2 zum
Versiegeln aus beispielsweise Polyäthylen oder Polypropylen, einer Metallschicht 1, vorzugsweise aus
Aluminiumfolie, und einer Laminierungsschicht 9, die als Bindeschicht zwischen der Trägerschicht 10 und der
Metallschicht 1 wirkt.
Im vorliegenden Fall kann angenommen werden, daß das Verpackungsiaminat 6 in Form einer Bahn
hergestellt ist, die zu einem Schlauch umgebildet ist, dessen Längskanten, beispielsweise durch eine überlappte
Naht, miteinander verbunden sind. Der Schlauch, dessen innere Schicht also aus der Thermoplastschicht 2
besteht, kann daher mit dem abzupackenden Füllgut gefüllt werden, indem diese fortschreitend eingegossen
wird. Anschließend wird der Schlauch in Einzelverpakkungseinheiten unterteilt, indem entlang der Schlauchacnsc
in den erforderlichen Abständen voneinander quergerichtete Schweißnähte entlang verhältnismäßig
schmaler Versiegelungszonen 7 hergestellt werden.
Dieses Querschweißen des Schlauches wird in vorteilhafter Weise mittels der Vorrichtung nach der
Erfindung durchgeführt, die aus zwei Preßeinheiten bzw. Siegelungsbacken 4, 5 besteht, die gegeneinander-
und auseinanderbewegbar sind und aus elektrisch isolierfähigem Material, beispielsweise Phenoplast,
Steatit, Gießharz od. dgl. hergestellt sind. Der Siegelungsbacken 4 ist mit einer als Schiene 3 ausgebildeten
Arbeitsspule ausgestattet, die an einen Hochfrequenzgenerator
G anschließbar ist und in der ein ferromagnetischer Kern 8 gegebenenfalls ein Ferritkern, angeordnet
ist.
Das Schweißen erfolgt durch Gegeneinanderpressen der Laminate 6 durch die Siegelungsbacken 4, 5 die die
dazwischengelegte Schlauchzone derart flachpressen, daß die Thermoplastschichten 2 gegeneinandergebogen
und gegeneinandergepreßt werden. Wenn dann die Siegelungsbacken 4, 5 ihre Preßstellung erreicht haben,
wird von dem Hochfrequenzgenerator C ein hochfrequenter Wechselstrom von zwischen 0,5 und 2 MHz,
vorzugsweise von ca. 1,5 MHz, durch die Arbeitsspule geschickt, die ein hochfrequentes elektromagnetisches
Feld erzeugt, das durch die Metallschicht 1 hindurchgeht.
Der Ferrit- oder Eisenpulverkern 8 dient zur Erhöhung der Induktion in der Arbeitsspule. Da durch
die Metallschicht 1, die sich in einem Abstand von ca. 0,3 bis i mm von der Spule entfernt befindet, ein
hochfrequentes elektromagnetisches Feld hindurchgeht, werden in der Metallschicht 1 sogeanannte Wirbelströmc
erzeugt, die in denjenigen Teilen der Metallschicht 1, die dem Wechselfeld ausgesetzt sind, eine Wärmeentwicklung
hervorrufen. Die in der Metallschicht 1 erzeugte Wärme wird den benachbarten Thermoplastschichten
2 zugeleitet. Diese werden in einem solchen Maß erhitzt, daß sie zu einer homogenen Naht
verschmolzen werden, die nach Abschalten des Wechselfeldes abgekühlt und eine mechanisch dauerhafte
Dichtung 7 bildet. Nach Beendigung des Schweißvorganges werden die Schweißeinheiten bzw.
Siegelungsbacken 4, 5 vom Schweißmaterial entfernt und an einer weiteren Zone des Schlauches abermals
angelegt. Dieser Vorgang wird laufend wiederholt.
Die Anwendung des Verfahrens setzt voraus, daß das versiegelbare Material mindetstens eine Metallschicht
bzw. -folie, vorzugsweise eine Aluminiumfolie, enthält und daß diese direkt mit der Thermoplastschicht 2 aus
siegelbarem Material laminiert ist, denn die für das Versiegeln erforderliche Wärme wird zuerst in der
Metallschicht 1 erzeugt und anschließend der Thermoplastschicht 2 aus versiegelbarem Kunststoff zugeführt.
Der in Fig. 2 gezeigte Siegelungsbacken 4 veranschaulicht
die Ausbildung der Arbeitsspule, die hier aus zwei in einem Epoxydharz eingebetteten Windungen
einer aus Kupfer bestehenden Schiene 3 besteht. Die Spulenanschlüsse 11 sind an den Hochfrequenzgenerator
G angeschlossen, der einen hochfrequenten Strom von ca. 1,5MHz liefert, der einen wechselnden
Magnetfluß erzeugt, dessen maximale Feldstärke entlang der Windungen der Schiene 3 konzentriert ist.
Da bei einer gemäß Fig.2 ausgebildeten Versiegelungseinheit
das Wechselfeld entlang der Windungen in hohem Maße konzentriert ist, werden beim Versiegeln
zwei Schweißnähte gebildet, die sich im Abstand A voneinander befinden. Der geschweißte Schlauch wird
ίο zweckmäßigerweise durch Abschneiden zwischen den
Schweißzonen bzw. Versiegelungszonen in die vollständig versiegelten Verpackungseinheiten unterteilt. Um
eine befriedigende Schweißung über die ganze Schlauchbreite zu gewährleisten soll die Schiene 3
langer sein als die Breite des plattgedrückten Schlauches, so daß sich sämtliche Teile des Schlauches im
Bereich der Spule bzw. Schiene 3 befinden.
Das Verfahren kann als ein Verfahren zum indirekten Erhitzen einer Laminatschicht durch Wärmeerzeugung
ίο in einer benachbarten Schicht des gleichen Laminates
bezeichnet werden. Im vorliegenden Fall ist die zu erhitzende Schicht eine Schicht aus schweißbarem
Thermoplasi, die auf die Schweißlemperatur erhitzt werden soll. Dieses Erhitzen der Schicht aus versiegelbarem
Material wird in solcher Weise durchgeführt, daß eine benachbarte dünne Metallschicht durch ein
hochfrequentes elektromagnetisches Feld erhitzt wird, das in der Metallschicht Wirbelstromverluste hervorruft.
Der Wirbelstrom in der Metallschicht erhitzt das Material der Metallfolie schnell, während die benachbarten
Thermoplastschichten von der direkten Einwirkung des hochfrequenten elektromagnetischen Feldes
nahezu unbeeinflußt bleiben. Durch die Tatsache, daß die erhitzte Metallschicht der Thermoplastschicht
benachbart angeordnet ist, wird diese durch Konvektion von der Metallschicht her, also indirekt, auf die
Schweißtemperatur erhitzt.
Es hat sich gezeigt, daß durch die Vorrichtung gemäß der Erfindung äußerst kurze Versiegelungszeiten erzielt
werden können, da die Wärme nicht erst durch wärmeisolierende Papierschichten 10 hindurchgeleitet
zu werden braucht und außerdem Beschädigungen durch Versengen der Außenseite des Verpackungsmaterials
vermieden werden, da ja die Arbeitsspule bzw. Schiene 3 oder der Siegelungsbacken 4 nur äußerst
mäßig erwärmt werden.
Die Vorrichtung kann natürlich auch für andere Verpackungsmaterialien als solche verwendet werden,
die entsprechend der obigen Beschreibung erst zu einem Schlauch umgeformt und dann mittels quergerichteter
Versiegelungszonen unterteilt werden sollen.
Es besteht natürlich auch die Möglichkeit, in jeder der Siegelungsbacken eine Arbeitsspule vorzusehen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Vorrichtung zum thermischen Versiegeln von aus einem Schlauch geformten und aus einem
Verpackungslaminat bestehenden Verpackungen, bei dem das Laminat außer einer elektrisch
leitfähigen Metallschicht eine Thermoplastschicht aufweist und die zu verbindenden Laminate mit Hilfe
von Siegelungsbacken so zusammendrückbar sind, daß sich die Thermoplastschichten berühren, und bei
dem mindestens eine Metallschicht durch ein im Bereich der Versiegelungszone im wesentlichen
orthogonal bzw. unter rechtem Winkel zur Ebene der Metallschicht angelegtes und über eine elektrische
Spule im Siegelungsbacken von einer Spannungsquelle erzeugtes elektromagnetisches Wechselfeld
induktiv so erhitzbar ist, daß die an die benachbarten Thermoplastschichten abgegebene
Wärme diese in der Versiegelungszone aufschmelzen und dann durch Abkühlen verschmelzen, und bei
der die Spule einen magnetisierbaren Kern aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule
aus einer Schiene (3) mit wenigen sich im wesentlichen in einer Ebene erstreckenden Windungen
gebildet ist und daß diese Schiene (3) und der Kern (8) Teile von Preßflächen des Siegelungsbakkens
(4) sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiene (3) und der Kern (8) in
elektrisch isolierendes Material des Siegelungsbakkens (4) eingebettet sind.
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