Verpackung, Verfahren und Maschine zu ihrer Herstellung
Die Erfindung betrifft eine Verpackung mit hermetisch verschlossenem Behälter. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung der Verpackung und eine Maschine zur Ausführung des Verfahrens. Die Maschine soll insbesondere als Automat ausgebildet werden können.
Vor einigen Jahren kamen zur Verpackung von Proedukten in evakuiereea Behältern aus biegsamem Kunststoffmaterial besondere automatisch arbeitende Maschinen zur Verwendung. In einigen Fällen wurden die Produkte in vorgeformte Beutel verpackt, die dann anschliessend evakuiert und entlang ihrer Öffnungen verschlossen wurden. Danach wurden vollautomatisierte Maschinen entwickelt, um Verpackungen aus zwei Folien aus biegsamem Kunststoffrnaterial herzus, tellen, wobei solche Folien jeweils von entsprechenden Zuführrollen abgezogen wurden.
Eine solche vollautomatische Maschine mit einem besonderen Verfahren und Vorrichtung zum Evakuieren des Behälters ist in der britischen Patenbscift 949 747 erläutert.
In beiden Fällen bestand die endgültige Verpackung vollständig aus einer dünnen biegsamen Folie. Dadurch wurde diese Folie, bei der nachträglichen Evakuierung des Behälters, durch den umgebenden Atmosphärendruck nach innen dicht auf das verpackte Produkt gedrückt, wobei die Folie jeweils die Form des Produktes annahm.
Für einige Produkte, so beispielsweise fertig zubereitetes Fleisch und Würstchen, brachte diese Lösung zufriedenstellende Resultate. Für gewisse andere Produkte war diese Lösung jedoch unbefriedigend. So hat es sich beispielsweise gezeigt, dass beim Verpacken einer bestimmten Anzahl Schinkenscheiben der durch den umgebenden Atmosphärendruck durch die Folie auf sämtliche Teile des Schinkens ausgeübte Druck die einzelnen Scheiben des Schinkens in unerwünschter Weise aneinanderdrückte, was natürlich bei geöffneter Packung, d. h. bei der Konsumierung des Inhalts zu einigen Schwierigkeiten führte. Im übrigen wird durch eine solche Verpackung z. B. auch der Schinken in keiner besonders günstigen ästhetischen Form dargeboten, da die verzogenen und verformten Teile der Folie unschön zu betrachten sind.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist es nun, eine Verpackung zu schaffen, bei welcher die vorgenannten Nachteile vermieden werden können. Es soll weiterhin ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung einer solchen Verpackung aufgezeigt werden und ebenfalls eine Maschine bei der nach diesem Verfahren gearbeitet wird. Es können hierdurch neue technische Massnahmen gezeigt werden, wie z. B. besondere Produkte wie z. B.
Schinkenscheiben sicher verpackt werden können.
Die erfindungsgemässe Verpackung ist gekennzeichnet durch einen ein Produkt aufnehmenden, becherarti- gen, formstabilen Behälter, über dessen Öffnung sich eine Folie aus dehnbarem, biegsamem Material befindet, um zusammen mit dem Behälter eine das Produkt einschliessende Verpackung zu bilden, wobei die Folie um den Öffnungsrand am Behälter befestigt ist, um die Verpackung gegen die Umgebung hermetisch abzudichten, und die Folie über ihre Elastizitätsgrenze hinaus gedehnt ist, wobei eine mittlere Folienpartie am Produkt anliegt und eine Seitenpartie der Folie sich von der Peripherie der mittleren Folienpartie nach aussen bis zum Rand des Behälters erstreckt, wobei infolge der Foliendehnung über ihre Elastizitätsgrenze die Folie unelastisch ist und sich die mittlere Folienpartie eng an das Produkt anschmiegt,
sich dessen Form anpasst und das Produkt gegen den Behälter drückt, unter Beibehaltung der Behälterform, infolge der unelastischen Folie.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung der Verpackung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein dehnbares, biegsames Folienmaterial bei ansteigender Temperatur über seine Elastizitätsgrenze hinaus gestreckt wird und die dabei eingenommene Strecklage dann bei der nachfolgenden Abkühlung beibehalten wird.
Die erfindungsgemässe Maschine zur Ausführung des Verfahrens ist gekennzeichnet, durch eine Anzahl von Aufnahmeelementen, welche dazu bestimmt sind, an einer Anzahl von Verpackungsstationen vorbeigeführt zu werden, wo verschiedene sich folgende Verpackungsoperationen durchgeführt werden, wobei diese Aufnahmeelemente Mittel umfassen, um zur Aufnahme von Produkten bestimmte becherartige Behälter aus formstabilem Material abzustützen, durch Mittel, um nacheinander den Aufnahmeelementen eine Folie aus biegsamem Verpackungsmaterial über die Öffnung von jedem der becherartigen Behälter zuzuführen, durch einen Verpackungskopf an einer der Stationen, welcher Mittel umfasst, um die Folie auf dem sich jeweils in der Station befindlichen becherartigen Behälter über zumindest einen Teil seines Umfanges zu befestigen, durch eine im Verpackungskopf angeordnete Heizvorrichtung,
um die Temperatur an der radial innerhalb der Folien-Befestigungszone liegenden Folienpartie zu erhöhen, und durch Mittel, um einen Druck auf die erwärmte Folienpartie bis über ihre Streckgrenze hinaus auszuüben, wobei die Druckrichtung rechtwinklig zur Folienebene liegt, so dass die radial innerhalb der Folien-Befestigungszone liegende Folienpartie bis zum Produkt reicht, um sich dessen Umrissen anzupassen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Teil einer Verpackungsmaschine,
Fig. 2 einen Horizontalschnitt, von unten gesehen, durch die Verschliesseinrichtung im Verpackungskopf einer solchen Maschine,
Fig. 3 eine Ansicht in schaubildlicher Darstellung, einer fertigen Verpackung, Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie 44 von Fig. 3,
Fig. 5 einen Ausschnitt, stark vergrössert, von der rechten Ecke der Verpackung nach Fig. 4,
Fig. 6 ebenfalls eine der Fig. 5 ähnliche Teilansicht einer Verpackung, von einer Variante, und
Fig. 7 eine Ansicht in schaubildlicher Darstellung, der Verpackung nach Fig. 6 mit zurückgefaltetem Dekkel.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Verpackungsmaschine sind eine Anzahl Formträger 10 vorgesehen, von denen jeder dazu bestimmt ist einen becherartigen, ein Produkt 14 aufnehmenden Behälter 12 abzustützen. Im vorliegenden Fall handelt es sich bei dem zu verpackenden Produkt um eine Anzahl Schinkenscheiben. Die Träger 10 werden in Fig. 1 von rechts nach links vorgeschoben, und zwar schrittweise, um entlang der Bahn an den verschiedenen Stationen folgende Verpackungsoperationen durchführen zu können.
Die Behälter 12 bestehen aus einem kalandrierten durchsichtigen und niCht plastiiiizier, ten Polyvinyichlorid, und weisen zweckmässig eine Wandstärke von 1/10 bis 3/10 mm auf. Ein solches Polyvinylchlorid ist selbsttragend und behält im normalen Gebrauch im wesentlichen seine Form bei, was z. B. durch Auffüllen des Behälters mittels Wasser erprobt werden kann. Die Behälter haben die Form von stumpfen dreieckigen Prismen, wie am besten aus Fig. 3 hervorgeht, und besitzen einen Vertikal-Querschnitt in Form eines gleichschenkligen Trapezes, wie z. B. aus Fig. 4 hervorgeht. Die Behälter besitzen an ihrem Umfang flache Flachen 16, welche sich um die ganze Öffnung herum erstrecken und alle in einer gemeinsamen Ebene liegen.
Oberhalb von zwei benachbarten Stellungen der Träger 10 befindet sich ein Verpackungskopf 18, der mittels nicht dargestellter Mittel synchron mit der Vorschubbewegung der Träger sich vertikal hin und her bewegen kann. Das hahsst, wenn äe Träger Halt machen, bewegt sich der Kopf 18 nach unten, um bestimmte, nachstehend noch näher zu beschreibende Operationen durchzuführen, und bewegt sich anschliessend wieder nach oben, und zwar kurz vor der folgenden Vorschubbewegung, um auf diese Weise den störungsfreien horizontalen Vorschub der Träger zu ermöglichen.
Auf der rechten Seite des Verpackungskopfes 18 bewegt sich ein Band aus dehnbarem Kunststoffmaterial 20 senkrecht nach unten, und wird über eine Rolle 21 umgelenkt. Diese Rolle trägt dazu bei, die Folie auf die obere Seite der Träger 10 aufzubringen, wenn diese in die erste Stellung unter den Verpackungskopf 18 geschoben werden. Die Folie wird von einer nicht dargestellten Zuführrolle abgezogen, und besitzt eine genügende Breite um die Behälter zusammen mit ihren Sei tenflanschen abzudecken. Beim gezeigten Beispiel besteht die Folie 20 aus mehreren Schichten und ist ein Laminat aus Saran (eingetragene Marke), wobei eine aus Polyester und eine andere aus Polyvinylchlorid besteht, wobei diejenige Seiten welche aus Polyvinylchlorid besteht, nach unten weist, um mit den Behältern 12, die ebenfalls aus Polyvinylchlorid bestehen, zusammenzutreffen.
Auf diese Weise kann die Folie 20 gut mit dem Behälter 12 heiss versiegelt werden, und gewährt damit eine gute Abdichtung gegenüber der Luft.
Der Verpackungskopf 18 umfasst eine erste Ver & dh1seinriehtung 22 sowie eine zweite Versdhliesrsein- richtung 24, die ebenfalls der Evakuierung dient. Die erste Verschliesseinrichtung 22 umfasst am Umfang angeordnete, mittels Hitze arbeitende Versiegelrippen 26 (Fig. 2), die sich über drei der Seitenflansche des Behälters 12 und teilweise noch über den vierten Seitenflansch erstrecken. Der Spalt zwischen den Versiegelrippen entlang dem vierten Seitenflansch, ist mit einem hitzebe ständigen, niedrige Wärmeleiteigenschaften aufweisenden Elastomer 28 aufgefüllt, z. B. Silikongummi, dessen untere Kante sich in der gleichen Ebene wie die Ver siegelrippen 26 befindet, oder leicht über diese hinaus nach unten vorsteht.
Wenn somit der Kopf 18 nach unten fährt, drückt er die Folie 20 dicht gegen sämtliche Flansche 16 an, und dichtet dabei die Folie gegen jeglichen Luftdurchlass um den ganzen Umfang der ersten Verschliesseinrichtung herum ab.
Ebenfalls vom Verpackungskopf 18 getragen, inner halb der ersten VerschliesSeirrichtg 22, befindet sich eine e flache Platte 30, deren untere Seite sich etwa 3 mm über der Ebene der Versiegelrippen 26 befindet. Die Seitenkanten dieser Platte befinden sich in geringem Abstand von den inneren Seitenwänden der Versiegelrippen. Diese Platte ist so ausgebildet, um einen Satz Heizelemente 32 aufzunehmen, und zwar zusätzlich zu den Heizelementen 33 für die Heiss-Versiegelung, um die Platte auf einer leicht erhöhten Temperatur zu halten.
Wenn sich der Verpackungskopf 18 in seiner unteren Stellung befindet, wird eine von der ersten Ver schliesseinrichtung 22 gebildete Kammer über die Va kuumleitung 36 evakuiert Wie Fig. 1 zeigt, wird dabei die Folie 20 gleichmässig nach oben gegen die Platte 30 gedrückt, so dass die Folie durch die Wärme dieser Platte etwas weich wird. Durch diese Erweichung ist es möglich, durch Einwirkenlassen eines entsprechend ge wählten Druckes, die Folie über ihre Elastizitätsgrenze hinaus zu strecken, was zu einem nachstehend noch weiter erläuterten Zweck erfolgt.
Während sich der Behälter 12 in der ersten Ver sehliesEsteUung befindet, arbeiten die Siegelrippen 26 in der erläuterten Weise, um die Folie 20 entlang der drei Flansche 16 auf einem Behälter 12 zu befestigen. Da das Elastomer 28 nicht erhitzt wird, wird dieses Ende des Behälters nicht mit der Folie versiegelt.
Anschliessend bewegt sich der Kopf 18 nach oben, und der teilweise verschlossene Behälter 12 wird der nächsten Stellung zugeschoben, wo die Evakuierung und der fertige Verschluss der Verpackung stattfindet. Zu diesem Zweck ist jeder Formträger 10 mit einer Hebevorrichtung 38 versehen, welche in bekannter Weise durch einen vorangehend gebildeten Ausschnitt 12a im Behälter 12 angehoben wird, um das Ende der Folie 20 über der noch unverschlossenen Stelle über den Flansch des Behälters 12 anzuheben. Die Verpackung wird danach durch den auf diese Weise zwischen der Folie und dem Behälter gebildeten Kanal evakuiert und gleichzeitig wird auch der Druck auf der Behälteraussenseite verringert.
Das Vakuum wird durch den Durchgang im Träger 10, welcher für die Hebevorrichtung 38 dient, durch ein vertikal hin- und herverschiebbares Kupplungsorgan 40, eine Leitung 42, in welcher sich ein Prüfventil 44 und das Hauptvakuumventil 46 befinden, angelegt. Am Ventil 46 ist eine Vakuumleitung 48 angeschlossen. Dieses Hauptventil 46 ist ebenfalls über eine Leitung 50 mit der sich über der Folie 20 befindlichen Kammer verbunden, um auch in dieser ein Vakuum erzeugen zu können.
Nach der Evakuierung wird das Hauptventil 46 geschlossen, und ein inertes Gas wird über die Leitung 52 in die Verpackung geleitet. Das Gas führt durch eine innere Leitung in der Abstützung für die Hebevorrichtung 38 und gelangt durch eine Öffnung am obern Ende dieser Hebevorrichtung ins Innere der Verpackung. Sobald eine genügende Menge Gas zugeführt wurde, wird die Hebevorrichtung in ihre normale Höhenlage zurückgeführt, und die letzte erhitzte Versiegelrippe 26 senkt sich von oberhalb der Folie 20 herab, um diese Folie nunmehr vollständig auf den Behälter 12 aufzusiegeln.
Diese letzte Versiegelung verläuft entlang der Behälterseite, welche sich innerhalb der Öffnung 12a befindet, und überlappt dabei teilweise die zuerst gemachten Siegellinien, um auf diese Weise die Verpackung vollständig luftdicht zu machen.
Danach wird das Hauptventil 46 in seine Entlüftungsstellung gebracht, wobei Luft unter Umgebungsdruck durch die Leitung 50 in die Verschlusskammer über der Folie 20 gelangt. Das Prüfventil 44 beschränkt dabei momentan die Luftzufuhr in den Formträger 10, aber der Luftdruck über und unter der Verpackung gleicht schnell diesen Unterschied aus, da etwas Luft nach unten in die Öffnung der Hebevorrichtung strömt, welche durch die letzte Versiegelrippe in ihrer untersten Stellung nur unvollkommen verschlossen ist. In manchen Fällen kann es wünschenswert sein, die Geschwindigkeit dieses Druckausgleiches zu erhöhen, indem das Prüfventil 44 durch ein einstellbares weiteres Ventil umgangen wird.
Obwohl sich die vorangehende Beschreibung insbesondere auf Verpackungsmaschinen bezieht, bei welchen die Evakuierung an einem Ende der Verpackung erfolgt, kann die Erfindung selbstverständlich auch auf Maschinen angewandt werden, bei welchen die Evakuierung im Zentrum erfolgt, wie eine solche z. B. im britischen Patent 949 747 beschrieben ist. Bei solchen Evakuierungs masChinen werden, wie die Fig. 2 zeigt, zwei Seite an Seite neben den Elastomeren 28 liegende Einrichtungen verwendet. Der Vorgang ist dabei genau derselbe, mit der Ausnahme, dass während der Entlüftung, d. h. der Verbindung mit der Umgebung, die Luft von der zuletzt gebildeten Verschlusskammer zum Durchgang in der Hebevorrichtung führt, da sich dort keine Kante der Folie befindet, um welche die Luft führen könnte.
Die in die zuletzt gebildete Verschlusskammer eindringende Luft kann die Folie dabei etwas wirksamer nach unten in den Formträger 10 drücken. Es ist auch möglich, die Luft langsam durch ein Umgehungsventil, welches das Prüfventil 44 umgeht, zuzufiihren, so dass das Kupplungsorgan 40 nicht am Träger 10 haften bleibt.
Durch das Eindringen des Umgebungsdruckes über die Folie 20, wird diese Folie nach unten in den Behälter 12 gedrückt, und dabei gleichzeitig verformt. Die Grösse der Verformung hängt davon ab, wieviel Gas vorangehend in die Verpackung geführt wurde. Zweckmässig wird die Gaszufuhr so eingestellt, dass das Verpackungsut, z. B. die Schinkenscheiben, leicht gegen die innere Seite des Behälters 12 gepresst werden, wenn die Verpackung sich in ihrer normalen, aufrechten Stellung befindet (Fig. 3).
Die Verformung der Folie 20 radial innerhalb der Flansche 16 wird durch die vorgängig geführte Versiegelungsoperation unterstützt. Auf diese Weise wird die Folie etwas erweicht, so dass sie gestreckt werden kann, und zwar so sehr dass das Kunststoffmaterial bleibend verformt bleibt. In jedem Fall wird die Folie durch den Umgebungsdruck so stark verformt, dass sie sich an die Formen oder Umrisse des Füllgutes anpasst. Der Behälter 12, welcher aus formstabilem Material besteht, legt sich nicht auf diese Weise an das Füllgut an, kommt aber in Berührung mit den Kanten des Füllgutes z. B.
Schinken, und hält diesen so stark eingeklemmt, dass das Füllgut unverrückbar in der Verpackung festliegt. Diese Anordnung ist besonders zweckmässig, da z. B. ein Herumumrutschen des Füllgutes, im Falle es sich um Schinken handelt, das Innere des Behälters z. B. mit Fett verschmieren könnte, was dann wiederum zu einer unschönen Verpackung des Produktes führen würde.
Der Druck des Produktes gegen das Innere des Behälters 12 sollte genügend gross sein, um alle grösseren Flächen des Produktes, so beispielsweise jene der letzten Scheibe 14a, in volle Berührung mit dem Innern des Behälters zu bringen. Der geeignete Druck ist jedoch niedrig genug, um zu verhindern, dass die Kanten 1 4b des Verpackungsgutes gegen das Innere angedrückt bzw. flachgedrückt werden. Auf diese Weise behält die Verpackung ein ästhetisches Aussehen, ohne dass das Produkt sich im Innern der Verpackung verschieben könnte. Wenn sich die Folie 20 in der ersten Verschliesseinrichtung 22 befindet, kann sie durch Vakuum bereits jetzt schon über ihre Elastizitätsgrenze hinaus gestreckt werden, und zwar so, dass beim nachträglichen letzten Verschliessvorgang keine weitere Streckung mehr notwendig ist.
Ein solches Strecken kann manchmal von Vorteil sein und wird unterstützt bzw. erleichtert durch den luftdichten Verschluss um alle vier Seiten in der ersten Verschliesseinrichtung 22, wie auch noch durch die der Folie durch die Platte 30 übertragene Wärme.
Wenn die Folie in der ersten Verschliessstellung 22 verformt wird, wird die Platte 30 zweckmässig mehr als 3 mm über der Ebene der Versiegelungsrippen 26 ge halten, z. B. in einem Abstand welcher annähernd gleich ist der Grösse der gewünschten Verformung. In einigen Anwendungsfällen kann auf die Vorerwärmung und Vorverformung der Folie teilweise oder ganz verzichtet werden, so z. B. dann, wenn eine Folie aus einem Material verwendet wird, das bei den normalen Arbeitstemperaturen genügend gute Streckeigenschaften aufweist.
Im letzten Verschliesslsstadillm ist oft eine Streckung der radial innerhalb der Folien-Befestigungsstelle liegenden Folienpartie 20 gegen innen auf das Produkt 14 zu erwünscht, und zwar eine Streckung bis in einen bleibenden Zustand, da auf diese Weise keine Gefahr einer nachträglich noch vorhandenen Spannung der Folie besteht. Wie Fig. 5 zeigt, ist die Folie an der Stelle 20a nach innen umgelegt, um der Seitenwand des Behälters 12 zu folgen. A f diese Weise wird die durch den Umgebungsdruck vorursachte Kraft hauptsächlich durch das zu verpackende Produkt getragen, und dabei natürlich noch durch den sich im Innern der Verpackung befindlichen Gasdruck unterstützt.
Auf diese Weise wird vermieden, dass Teile der Verpackung starker Beanspru chung unterworfen sind, und gleichzeitig wird die Gefahr der Verbiegung und Beschädigung des Behälters 12 vermieden.
Fig. 6 und 7 zeigen eine Variante der bisher beschriebenen Verpackung, die sich für spezielle Anwendungsgebiete eignet. Die Verpackung bleibt jedoch im Prinzip dieselbe, indem sie auch einen Behälter 12 aus formstabilem Kunststoff aufweist, welche als Deckel in der normalen Aufrechtstellung der Verpackung dient, welche entlang ihrer Flansche 16 auf die Kunststoffolie 20 aufgesiegelt ist, um einen evakuierten Behälter zu bilden. Nachdem zur Bildung der Verpackung die weiter oben beschriebenen Schritte beendigt sind, wird ein Blatt 60 aus Karton auf der Folie 20 befestigt. Dieser Karton ist dicker als die Folie 20, und zwar beträgt seine Dicke zweckmässig 2/104/10 mm, um der Folie eine zusätzliche Steifigkeit zu verleihen.
Zweckmässig wird der Karton entlang dem ganzen Rand d. h. sämtlichen Kanten auf der Folie befestigt, und zwar beispiels weise mittels eines I Klebstoffes 62, und kann auf diese Weise befestigt werden, während sich der evakuierte Behälter noch im Formträger 10 befindet. Der Klebstoff 62 kann beispielsweise durch übliche Aufwärmeorgane aktiviert werden.
Vorteilhaft bildet der Kleber 62 einen stärkeren Verschluss, als jener der zwischen der Folie 20 und dem formstabilen Behälter 12 besteht. Auf diese Weise wird es möglich, die Verpackung auf einfache Weise zu öffnen, d. h. indem die Folie zusammen mit dem Karton als Ganzes vom formstabilen Behälter 12 weggeschält wird, wie in Fig. 7 gezeigt ist.
Die eine Seite des formstabilen Behälters 12 weist einen Ansatz 64 auf, der mit der Hand erfasst werden kann um die Packung zu öffnen. Sobald die Verpackung geöffnet ist, wird sich der Karton 60 um eine Linie verbiegen, welche entlang dem Rücken der Verpackung verläuft, wobei der Karton bezüglich dem formstabilen Behälter 12 etwas verbogen werden kann. Auch die in Fig. 3 gezeigte Verpackung kann selbstverständlich mit einem durch die Finger zu erfassenden Ansatz 64 versehen sein, um das Abschälen der Folie 20 vom formstabilen Behälter zu erleichtern.
Die in Fig. 6 und 7 gezeigte Variante bildet eine Verpackung, die nicht nur steifer ist, sondern bei der das zusätzliche Kartonstück auch eine eventuelle Zerstörung der Verpackung auf ein Minimum reduziert. Solche Zerstörungen sind immer bei Handhabungen der Verpakkungen denkbar. Das Vorhandensein des Kartons erleichtert auch die Öffnung der Verpackung. Nachdem beispielsweise ein Teil des Verpackungsgutes, z. B. der Schinkenscheiben aus der Verpackung entfernt wurde, kann diese wieder geschlossen und beispielsweise in den Kühlschrank zurückgelegt werden.
Wenn die Verpackung das erste Mal geöffnet wird, kann durch die ursprüngliche Vakuumverformung die Folie 20 leicht in die Ebene des Kartons 60 zurückgehen. Wenn die Verpackung wieder verschlossen wird, um beispielsweise den restlichen Inhalt weiter darin aufzubewahren, kann diese Verpackung in einem Stapel von ähnlichen Packungen untergebracht werden, oder es können auch andere Gegenstände auf diese Verpakkung gestellt werden, ohne dabei den verbleibenden Inhalt der Verpackung in irgendeiner Weise zu stören.
SelblstversltärDdAich eignet sich diese Verpackung auch bevor sie geöffnet wird, besonders gut, um in Stapeln aufbewahrt zu werden, da die Folie 20 membran artig den Behälter überdeckt.
Obwohl beim beschriebenen Beispiel die Folie 20 mittels der erhitzten Platte 30 und mittels Vakuum nach oben gezogen wird, kann die Anhebung dieser Folie selbstverständlich auch durch einen vom Innern der Folie der Verpackung her wirkenden Druck durchgeführt werden. Für besondere Anwendungsfälle kann es auch wünschenswert sein, die Platte nach aussen bis in den Abschnitt, wo die Versiegelungsrippen die Folie berühren, zu verlängern, um auf diese Weise zusätzliche Wärme in die Randabschnitte der Folie zu führen, wo im zuletzt stattfindenden Verschliessvorgang die grösste Streckung der Folie stattfinden soll.
Selbstverständlich sind auch weitere Abänderungen möglich. So können selbstverständlich die verschiedensten Produkte, und zwar solche ohne Zwischenraum oder solche mit grösseren Zwischenräumen zwischen sich, verpackt werden.
Der becherartige Behälter kann vorgeformt werden, und bereits in diesem Zustand der Verpackungsmaschine zugeführt werden. Es ist auch möglich der Maschine ein Band eines geeigneten Materials von einer Rolle aus zuzuführen, und durch Vakuumverformung aus dem Bandmaterial die becherartigen Behälter zu formen.
Wenn gewünscht, kann dem auf der Folie der fertigen Verpackung zu befestigenden Karton eine konkave Form gegeben werden, welche sich der Form der Folie anpasst und dabei erlaubt, eine grosse Anzahl von Verpackungen bei minimalem Platzbedarf aufeinanderzustapeln.
Packaging, process and machine for their manufacture
The invention relates to a package with a hermetically sealed container. The invention also relates to a method for producing the packaging and a machine for carrying out the method. The machine should in particular be designed as an automatic machine.
A few years ago, special automatically operating machines were used to package products in evacuation containers made of flexible plastic material. In some cases, the products were packaged in pre-formed bags which were then evacuated and sealed along their openings. After that, fully automated machines were developed to produce packaging from two sheets of flexible plastic material, such sheets being pulled off respective feed rolls.
Such a fully automatic machine with a special method and device for evacuating the container is explained in British Patent Code 949 747.
In both cases, the final package was made entirely of thin, flexible film. As a result, during the subsequent evacuation of the container, this film was pressed tightly inwards onto the packaged product by the surrounding atmospheric pressure, the film taking on the shape of the product.
For some products, such as ready-made meat and sausages, this solution produced satisfactory results. For certain other products, however, this solution was unsatisfactory. It has been shown, for example, that when packing a certain number of ham slices, the pressure exerted through the film on all parts of the ham by the surrounding atmospheric pressure pressed the individual slices of the ham against one another in an undesirable manner. H. led to some difficulty in consuming the content. In addition, such packaging z. B. also the ham presented in a particularly favorable aesthetic form, since the warped and deformed parts of the film are unsightly to look at.
The purpose of the present invention is now to create a package in which the aforementioned disadvantages can be avoided. Furthermore, an advantageous method for producing such a packaging is to be shown and likewise a machine in which this method is used. This allows new technical measures to be demonstrated, such as B. special products such. B.
Ham slices can be safely packaged.
The packaging according to the invention is characterized by a product-receiving, cup-like, dimensionally stable container, over the opening of which there is a film made of stretchable, flexible material in order to form a packaging enclosing the product together with the container, the film around the opening edge is attached to the container in order to hermetically seal the packaging from the environment, and the film is stretched beyond its elastic limit, with a middle section of the film resting against the product and a side section of the film extending outward from the periphery of the middle section of the film to the edge of the container extends, with the film being inelastic due to the stretching of the film beyond its elastic limit and the middle section of the film hugs the product closely,
its shape adapts and the product presses against the container, while maintaining the container shape, due to the inelastic film.
The method according to the invention for producing the packaging is characterized in that an expandable, flexible film material is stretched beyond its elastic limit when the temperature rises and the stretched position assumed is then retained during the subsequent cooling.
The machine according to the invention for carrying out the method is characterized by a number of receiving elements which are intended to be guided past a number of packaging stations where various subsequent packaging operations are carried out, these receiving elements comprising means for receiving products cup-like containers made of dimensionally stable material, by means of successively supplying the receiving elements with a film of flexible packaging material through the opening of each of the cup-like containers, by a packaging head at one of the stations, which comprises means for the film on the respectively in the Station located cup-like container to be attached over at least part of its circumference by a heating device arranged in the packaging head,
in order to increase the temperature at the film section lying radially inside the film attachment zone, and by means of exerting pressure on the heated film section beyond its yield point, the pressure direction being at right angles to the film plane, so that the radially inside the film The film section lying in the fastening zone up to the product is sufficient to adapt to its outlines.
The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing.
Show it:
1 shows a longitudinal section through part of a packaging machine,
2 shows a horizontal section, seen from below, through the closing device in the packaging head of such a machine,
3 shows a perspective view of a finished package, FIG. 4 shows a section along line 44 from FIG. 3,
5 shows a section, greatly enlarged, from the right corner of the packaging according to FIG. 4,
6 also shows a partial view, similar to FIG. 5, of a packaging, of a variant, and FIG
7 is a perspective view of the packaging according to FIG. 6 with the lid folded back.
In the packaging machine shown in FIG. 1, a number of mold carriers 10 are provided, each of which is intended to support a cup-like container 12 receiving a product 14. In the present case, the product to be packaged is a number of ham slices. The carriers 10 are advanced from right to left in FIG. 1, step by step, in order to be able to carry out the following packaging operations along the path at the various stations.
The containers 12 consist of a calendered, transparent and not plasticized polyvinyl chloride, and expediently have a wall thickness of 1/10 to 3/10 mm. Such a polyvinyl chloride is self-supporting and essentially retains its shape in normal use, e.g. B. can be tested by filling the container with water. The containers are in the form of truncated triangular prisms, as best shown in FIG. 3, and have a vertical cross-section in the form of an isosceles trapezoid, such as, for. B. from Fig. 4 emerges. The containers have flat surfaces 16 on their circumference which extend around the entire opening and all lie in a common plane.
Above two adjacent positions of the carriers 10 there is a packaging head 18 which, by means of means not shown, can move vertically back and forth synchronously with the feed movement of the carriers. This means that when the carriers stop, the head 18 moves downwards in order to carry out certain operations to be described in more detail below, and then moves upwards again shortly before the following feed movement, in order to achieve the trouble-free operation allow horizontal advance of the carrier.
On the right side of the packaging head 18, a band of stretchable plastic material 20 moves vertically downwards and is deflected over a roller 21. This roller helps to apply the film to the upper side of the carriers 10 when these are pushed under the packaging head 18 in the first position. The film is pulled off a feed roller, not shown, and has a sufficient width to cover the container together with their Be tenflanschen. In the example shown, the film 20 consists of several layers and is a laminate made of Saran (registered trademark), one made of polyester and the other made of polyvinyl chloride, with the side made of polyvinyl chloride facing downwards in order to be connected to the containers 12, which also consist of polyvinyl chloride, meet.
In this way, the film 20 can be sealed well with the container 12, and thus provides a good seal against the air.
The packaging head 18 comprises a first Ver & dh1ereinriehtung 22 and a second Versdhliesreinrichtung 24, which is also used for evacuation. The first closing device 22 comprises sealing ribs 26 (FIG. 2) which are arranged on the circumference and work by means of heat, which extend over three of the side flanges of the container 12 and partially also over the fourth side flange. The gap between the sealing ribs along the fourth side flange is filled with a hitzebe constant, low thermal conductivity having elastomer 28, for. B. silicone rubber, the lower edge of which is in the same plane as the Ver sealing ribs 26, or protrudes slightly beyond this downward.
Thus, when the head 18 moves downwards, it presses the film 20 tightly against all of the flanges 16, thereby sealing the film against any air passage around the entire circumference of the first closing device.
Also carried by the packaging head 18, within the first closing device 22, is a flat plate 30, the lower side of which is approximately 3 mm above the level of the sealing ribs 26. The side edges of this plate are at a small distance from the inner side walls of the sealing ribs. This plate is designed to receive a set of heating elements 32, in addition to the heating elements 33 for the heat-sealing, in order to keep the plate at a slightly elevated temperature.
When the packaging head 18 is in its lower position, a chamber formed by the first closing device 22 is evacuated via the vacuum line 36. As FIG. 1 shows, the film 20 is pressed evenly upwards against the plate 30 so that the Foil becomes somewhat soft due to the warmth of this plate. This softening makes it possible to stretch the film beyond its elastic limit by allowing a suitably selected pressure to act, which is done for a purpose which will be explained further below.
While the container 12 is in the first sealing control, the sealing ribs 26 work in the manner explained to secure the film 20 along the three flanges 16 on a container 12. Because the elastomer 28 is not heated, this end of the container will not be sealed to the film.
The head 18 then moves upwards, and the partially closed container 12 is pushed toward the next position where the evacuation and the completed closure of the packaging takes place. For this purpose, each mold carrier 10 is provided with a lifting device 38, which is lifted in a known manner through a previously formed cutout 12a in the container 12 in order to lift the end of the film 20 over the still unsealed point over the flange of the container 12. The packaging is then evacuated through the channel formed in this way between the film and the container and at the same time the pressure on the outside of the container is also reduced.
The vacuum is applied through the passage in the support 10, which is used for the lifting device 38, through a coupling element 40 which can be pushed back and forth vertically, a line 42 in which a test valve 44 and the main vacuum valve 46 are located. A vacuum line 48 is connected to the valve 46. This main valve 46 is also connected via a line 50 to the chamber located above the film 20 in order to be able to generate a vacuum in this too.
After evacuation, the main valve 46 is closed and an inert gas is passed through line 52 into the package. The gas leads through an inner line in the support for the lifting device 38 and passes through an opening at the upper end of this lifting device into the interior of the packaging. As soon as a sufficient amount of gas has been supplied, the lifting device is returned to its normal height position and the last heated sealing rib 26 descends from above the film 20 in order to now completely seal this film onto the container 12.
This last seal runs along the side of the container which is located inside the opening 12a, thereby partially overlapping the seal lines made first, in order in this way to make the package completely airtight.
The main valve 46 is then brought into its venting position, air under ambient pressure passing through the line 50 into the sealing chamber above the film 20. The test valve 44 temporarily restricts the air supply into the mold carrier 10, but the air pressure above and below the packaging quickly compensates for this difference, as some air flows down into the opening of the lifting device, which is only imperfectly through the last sealing rib in its lowest position is locked. In some cases it may be desirable to increase the speed of this pressure equalization by bypassing the test valve 44 by means of an additional adjustable valve.
Although the above description relates in particular to packaging machines in which the evacuation takes place at one end of the package, the invention can of course also be applied to machines in which the evacuation takes place in the center, such as such. As described in British Patent 949,747. In such evacuation machines, as FIG. 2 shows, two devices lying side by side next to the elastomers 28 are used. The process is exactly the same, except that during the venting, i. H. the connection with the environment, which leads the air from the sealing chamber formed last to the passage in the lifting device, since there is no edge of the film around which the air could lead.
The air penetrating into the closing chamber formed last can press the film downwards into the mold carrier 10 somewhat more effectively. It is also possible to supply the air slowly through a bypass valve which bypasses the test valve 44, so that the coupling element 40 does not stick to the carrier 10.
As a result of the ambient pressure penetrating through the film 20, this film is pressed down into the container 12 and is simultaneously deformed. The size of the deformation depends on how much gas was previously introduced into the packaging. The gas supply is expediently adjusted so that the packaging material, e.g. The ham slices, can be pressed lightly against the inner side of the container 12 when the package is in its normal, upright position (Fig. 3).
The deformation of the film 20 radially inside the flanges 16 is supported by the sealing operation carried out beforehand. In this way, the film is slightly softened so that it can be stretched, to the extent that the plastic material remains permanently deformed. In any case, the film is so severely deformed by the ambient pressure that it adapts to the shape or outline of the product. The container 12, which consists of dimensionally stable material, does not lie against the filling material in this way, but comes into contact with the edges of the filling material, for. B.
Ham, and holds it so tightly clamped that the filling is immovable in the packaging. This arrangement is particularly useful because, for. B. slipping around the contents, in the case of ham, the interior of the container z. B. could smear with fat, which in turn would lead to unsightly packaging of the product.
The pressure of the product against the interior of the container 12 should be sufficient to bring all major surfaces of the product, such as those of the last disc 14a, into full contact with the interior of the container. However, the appropriate pressure is low enough to prevent the edges 1 4b of the packaged goods from being pressed or pressed flat against the interior. In this way, the packaging retains its aesthetic appearance without the product being able to shift inside the packaging. When the film 20 is in the first closing device 22, it can already be stretched beyond its elasticity limit by vacuum, in such a way that no further stretching is necessary during the subsequent closing process.
Such stretching can sometimes be advantageous and is supported or facilitated by the airtight seal around all four sides in the first closing device 22, as well as by the heat transferred to the film through the plate 30.
If the film is deformed in the first closing position 22, the plate 30 will suitably hold more than 3 mm above the level of the sealing ribs 26 ge, z. B. at a distance which is approximately equal to the size of the desired deformation. In some applications it is possible to partially or completely dispense with the preheating and pre-deformation of the film. B. when a film is used made of a material that has sufficiently good stretch properties at normal working temperatures.
In the last closing stage, it is often desirable to stretch the film section 20 located radially inside the film attachment point towards the inside onto the product 14, namely stretching to a permanent state, since in this way there is no risk of subsequent tension in the film . As FIG. 5 shows, the film is folded inwardly at point 20a in order to follow the side wall of the container 12. In this way, the force caused by the ambient pressure is mainly carried by the product to be packaged, and of course also supported by the gas pressure located inside the pack.
In this way it is avoided that parts of the packaging are subjected to severe stress, and at the same time the risk of bending and damaging the container 12 is avoided.
6 and 7 show a variant of the packaging described so far which is suitable for special areas of application. The packaging remains in principle the same, however, in that it also has a container 12 made of dimensionally stable plastic, which serves as a lid in the normal upright position of the packaging, which is sealed onto the plastic film 20 along its flanges 16 to form an evacuated container. After the steps described above have been completed to form the package, a sheet 60 of cardboard is attached to the film 20. This cardboard is thicker than the film 20, namely its thickness is expediently 2/104/10 mm, in order to give the film additional rigidity.
The box is expediently placed along the entire edge d. H. all edges attached to the film, for example by means of an I adhesive 62, and can be attached in this way while the evacuated container is still in the mold carrier 10. The adhesive 62 can be activated, for example, by conventional heating elements.
The adhesive 62 advantageously forms a stronger seal than that which exists between the film 20 and the dimensionally stable container 12. In this way it becomes possible to open the package in a simple manner, i.e. to open it. H. by peeling away the film together with the cardboard as a whole from the dimensionally stable container 12, as shown in FIG.
One side of the dimensionally stable container 12 has a projection 64 which can be grasped by hand in order to open the pack. As soon as the packaging is opened, the carton 60 will bend about a line which runs along the spine of the packaging, whereby the carton can be bent somewhat with respect to the dimensionally stable container 12. The packaging shown in FIG. 3 can of course also be provided with a shoulder 64 to be gripped by the fingers in order to facilitate the peeling of the film 20 from the dimensionally stable container.
The variant shown in FIGS. 6 and 7 forms a packaging which is not only more rigid, but in which the additional piece of cardboard also reduces any destruction of the packaging to a minimum. Such destruction is always conceivable when handling the packaging. The presence of the box also makes it easier to open the package. After, for example, part of the packaged goods, e.g. B. the ham slices were removed from the packaging, this can be closed again and, for example, put back in the refrigerator.
When the package is first opened, the original vacuum deformation allows the film 20 to easily return to the plane of the carton 60. When the packaging is reclosed, for example to keep the remaining contents in it, this packaging can be placed in a stack of similar packs, or other items can be placed on top of this packaging without affecting the remaining contents of the packaging in any way disturb.
SelblstversltärDdAich, this packaging is also particularly suitable before it is opened, to be stored in stacks, since the film 20 covers the container like a membrane.
Although in the example described the film 20 is pulled upwards by means of the heated plate 30 and by means of a vacuum, the lifting of this film can of course also be carried out by a pressure acting from the inside of the film of the packaging. For special applications, it can also be desirable to extend the plate outwards into the section where the sealing ribs touch the film, in order in this way to lead additional heat into the edge sections of the film, where the greatest stretching in the last closing process the slide should take place.
Of course, other changes are also possible. It goes without saying that a wide variety of products can be packaged, namely those without a gap or those with larger gaps between them.
The cup-like container can be preformed and fed to the packaging machine in this state. It is also possible to feed a tape of a suitable material from a roll to the machine and to shape the cup-like containers from the tape material by vacuum forming.
If desired, the cardboard box to be fastened to the film of the finished packaging can be given a concave shape which adapts to the shape of the film and thereby allows a large number of packages to be stacked on top of one another with minimal space requirements.