CH654264A5 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von verpackungen. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verpacken eines Gutes gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1. 60 Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 9.

Auf dem Gebiet des Verpackens von Gegenständen in flexible Kunststoffolien ist es bekannt, den Innenraum der 65 Verpackung zu evakuieren, und zwar sowohl um die Lagerfähigkeit des verpackten Produktes zu verbessern, als auch um der Packung ein gutes Aussehen zu verleihen. Es ist ebenfalls bekannt, das Aussehen der verschlossenen Verpak-

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kung zu verbessern, indem man eine warmschrumpfbare (d.h. orientierte) Folie als Hüllmaterial für die Verpackung verwendet und die evakuierte, verschlossene Packung einer Schrumpfung in einem heissen Wasserbad oder einem Heiss-lufttunnel nach dem Verschliessen unterwirft, wobei die Kunststoffolie heissgeschrumpft und in innigeren Kontakt mit dem eingeschlossenen Gegenstand gebracht wird.

Die GB-PS 1 561 837 offenbart eine kombinierte Schrumpf- und Evakuierungseinrichtung, in welcher ein gefüllter flexibler Behälter in einer Vakuumkammer untergebracht wird, die dann evakuiert wird, um den Luft-Restdruck sowohl innerhalb als auch ausserhalb des Behälters auf einen Wert im Bereich von 5,332 mbar (4 Torr) zu vermindern, worauf die Packung verschlossen und die Kammer weiter entlüftet wird, sodass sich der das Produkt umgebende Behälter aufbläht und in Kontakt mit leitfähigen Heizplatten gelangt, die die Folie auf eine selbstverschweissende Temperatur erhitzen.

In der britischen Patentanmeldung Nr. 8023465 der Anmelderin ist eine Verfahrensführung geoffenbart, wobei Luft aus dem Inneren der Vakummkammer abgesaugt wird, während der Hals eines Behälters (aus einem warmschrumpfba-ren oder selbstverschweissenden Material) darin zugeschnürt ist, sodass nur ein begrenzter Luftaustritt aus der Packung möglich ist, wodurch sich das Behältermaterial vom Gut weg aufbläht; diese Aufblähung wird dann während einer Aufheizphase des Behälters beibehalten, wobei die restliche Luft in der Kammer mittels eines Ventilators und Heizeinrichtungen in der Kammer umgewälzt wird. Diese bekannten Verfahren haben, insbesondere wenn sie auf frisches rotes Fleisch angewendet werden, den Nachteil, dass die Druck-verminderüng im Behälter während der ersten Verfahrensstufen den Oberflächenbereichen des Gutes Feuchtigkeit in Form von Nebel entzieht und dass daher, wenn sich der Sack von der Oberfläche des Gutes weg aufbläht, die Innenseite des Behälters ein beschlagenes Aussehen annimmt, das sie nicht verliert, wenn sich der Behälter an das Gut anlegt.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verpak-kungsverfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die es gestatten, das Risiko von Gaseinschlüssen in der Packung auszuschalten und das Aussehen der fertigen Packung zu verbessern.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss mit den Merkmalen im Kennzeichnungsteil der Ansprüche 1 und 9 gelöst.

Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen umschrieben.

Das die Verpackung umgebende Gas ist üblicherweise atmosphärische Luft, aber gewünschtenfalls kann jedes andere geeignete Gas verwendet werden.

Zum besseren Verständnis der Erfindung folgt eine beispielsweise Beschreibung an Hand der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Herstellung einer geschrumpften, vakuumverschlossenen Packung bestehend aus einer ein Gut umgebenden warm-schrumpfbaren Folie;

Fig. 2A ein Detail der Halteeinrichtung gemäss Fig. 1 für die Hülle;

Fig. 2B eine Ansicht der Halteeinrichtung gemäss Fig. 2A für die Hülle, gesehen entlang Pfeil B in Fig. 2A;

Fig. 3 eine Draufsicht auf den unteren Teil der Kammer; und ■

Fig. 4 ein Diagramm, das die Abnahme des Restluftdruckes in der Schrumpfkammer als Funktion der Zeit darstellt.

Die in Fig. 1 dargestellte Verpackungsvorrichtung 1 weist eine Vakuumkammer auf, die aus einem unteren Kammerteil 2 und einem oberen Kammerteil oder Deckel 3 besteht. '

In diesem Fall werden zwei Packungen als gefüllte, jedoch unverschlossene Behälter, in diesem Fall als warmschrumpfbare Säcke 4, in die Kammer 1 eingebracht. Wenn man den Kammerdeckel 3 anhebt, kann jeder Sack 4 auf ei-5 nem Trägerrost 5 angeordnet werden, wo die Packung im Abstand von den Seitenwänden der Kammer 1 ausgerichtet wird, und der Schrumpfvorgang kann ausgeführt werden.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung weist ferner ein als Temperaturfühler dienendes Thermoelement 6 auf, das eine io Anzeige der Lufttemperatur im Inneren der Kammer liefert, da dies selbstverständlich ein wesentlicher Faktor beim Schrumpfen der Packung ist. Der Temperaturfühler kann einen Teil eines Steuerkreises für die Steuerung der Lufttemperatur in der Kammer 1 bilden.

i5 Die Kammer weist auch einen Druckfühler 7 auf, um den Restgasdruck in der Kammer zu bestimmten, da dieser Druck gewünschtenfalls für die Steuerung des Evakuierungszyklus herangezogen werden kann.

Die Kammer 1 weist ferner Heizeinrichtungen in Form 20 von zwei kreisförmig konzentrisch um entsprechende Ventilatorrotoren 9 herum angeordneten elektrischen Widerstandsheizern 16 im unteren Teil 2 der Kammer auf, sodass heisse Luft im Inneren der Kammer 1 umgewälzt und jeder Sack 4 in der Kammer geschrumpft wird und in innigen 25 Kontakt mit dem darin befindlichen Gut gelangt, wodurch ein vorteilhaftes Aussehen und ein tatsächlich hohlraumfreier Kontakt zwischen Sack 4 und Gut erzielt wird. Gewünschtenfalls können weitere Heizeinrichtungen vorgesehen sein.

30 Unter dem Unterteil der Kammer befindet sich eine Vakuumpumpe 10, die dazu dient, den Druck des in der Vakuumkammer 1 verbleibenden Gases auf 5 Torr (6,665 mbar) oder weniger abzusenken, und zwar zu später noch zu beschreibenden Zwecken.

35 Die verschiedenen die Ventilatoren umgebenden elektrischen Widerstandsheizer 16 sind so angeordnet, dass der die Ventilatoren verlassende und auf die Packung in der Kammer zuströmende Luftstrom auch von den Heizern 16 erwärmt wird. Das Thermoelement 6 F (Fig. 3) registriert die 40 Temperatur der Heizeinrichtungen, um die Temperatur der Kammer auf dem für die Schrumpfung des Sackmaterials erforderlichen Wert zu halten.

Obwohl in Fig. 1 nicht gezeigt, können gefüllte Säcke in kontinuierlicher Folge in die Vakuumkammer 1 mittels einer 45 Zuliefer-Förderanlage zugeführt und ebenso aus der Vakuumkammer 1 mittels einer Austrag-Förderanlage ausgeführt werden.

Die Kammer gemäss Fig. 1 ist derart konstruiert, dass sich der Luftstrom, wenn die Ventilatoren 9 in Betrieb sind, so in einem Kreislauf befindet, der direkt über die verschiedenen Heizer 16, dann über die Oberfläche der gefüllten Säcke und schliesslich zurück zum Ventilatoreinlass führt.

Die Fig. 2A und 2B zeigen die nachgiebigen Sackhalteeinrichtungen 30 und Heizeinrichtungen 13,14 für die 55 Sacköffnung, wie sie bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung verwendet werden.

Wie in Fig. 2A dargestellt, ist die nachgiebige Sackhalteeinrichtung 30 an einer oberen Stütze 31, die einen Teil des Kammerdeckels 3 bildet, und einer unteren Stütze 32 des 60 Kammerunterteil abgestützt. Da der Deckel 3 auf den Kammerunterteil 2 aufsetzt, senkt sich die obere Stütze 31 gegen die untere Stütze 32 und nimmt die in Fig. 2A dargestellte Lage ein.

Eine nachgiebige Sackhalteleiste 33 aus einem geeigneten 65 gummiähnlichen Material ist an der oberen Stütze 31 vorgesehen und an dieser mittels Schrauben 34 befestigt. Entlang ihrer Unterkante berührt die nachgiebige Leiste 33 ein Auflageelement 35, das von der unteren Stütze 32 gehalten wird.

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Das Auflageelement kann auch eine ähnliche Leiste wie die Leiste 33 sein. Wenn der Hals eines Kunststoffsackes auf dem Auflageelement 35 angeordnet wird, während sich der Kammerdeckel 3 in angehobener Stellung befindet, bewirkt eine Absenkung des Kammerdeckels 3, bis sich obere und untere Stütze in der in Fig. 2A gezeigten Relativlage befinden, automatisch, dass der Sackhals auf dem Auflageelement 35 festgehalten wird, sodass jeder beliebige innerhalb des Sackes aufgebaute, einen bestimmten Wert überschreitende Überdruck durch Verschiebung der Leiste 33 abgebaut werden kann. Einem Zurückziehen des Sackhalses nach links zwischen Leiste 33 und Auflageelement 35 wirken federbelastete Stifte entgegen, von denen einer (36) in Fig. 2A gezeigt ist, die den Sackhals fest an das Auflageelement 35 pressen.

Der Neigungswinkel der nachgiebigen Leiste 33 wird so gewählt, dass Luft bei einem ausreichenden Druckunterschied aus dem Inneren des Sackes zumindest in dem Raum zwischen benachbarten Stiften 36 austreten kann.

Ein Verschliessen des Sackes, sodass der kleinstmögliche Luftraum im Sack in der Umgebung des Halses entsteht, bewirken obere und untere Wärmequellen 37 bzw. 38 in Form von Heizstäben, die IR-Licht einer Wellenlänge ausstrahlen, die eine optimale Wärmeabsorption durch die Kunststoffmasse der Säcke 4 im Inneren der Kammer erlaubt.

Die Wellenlänge des von den Lampen 37 und 38 ausgestrahlten Lichts wird vorteilhaft so gewählt, dass sie mit der vom Sackmaterial am leichtesten absorbierten übereinstimmt. Die in Frage kommende Wellenlänge liegt zweckmässig für die meisten Kunststoffolien, einschliesslich mehrschichtiger Folien und Laminate, z. B. warmschrumpfbares (d.h. orientiertes) dreischichtiges Laminat aus Äthylen-vinylacetat, Polyvinylidenchlorid und bestrahltes Athylen-vinylacetat, im Bereich von 3 bis 4 Mikron (jxm).

Eine kurze Bestrahlung des Halsbereiches des Sackes mittels der Wärmequellen 37 und 38 reicht aus, um das Sackmaterial auf seinen Erweichungspunkt zu erwärmen, sodass die Sackmaterialbahnen im Bereich der Öffnung und des Halses verschweissen, wenn sie zusammengedrückt werden.

Drahtgitter 39 und 40, die von oberen und unteren paarweise vorhandenen, um Zapfen 41a, 42a schwenkbaren Trägerplatten 41 und 42 gehalten sind, verhindern, dass das Sackmaterial mit den oberen und unteren Wärmequellen 37 und 38 in Berührung kommt. Jede Trägerplatte 41,42 hat einen Schlitz 41b, 42b, in welchem ein am zugehörigen Ende einer vertikal bewegbaren oberen oder unteren Klemmstange 45 bzw. 46 angebrachter Mitnehmer 43 bzw. 44 gleitet. Die untere Klemmstange 46 weist einen Hauptteil mit daran mittels schraubenförmiger Druckfedern 46b elastisch gelagerter Klemmbacke 46a auf, wodurch gewährleistet ist, dass die Klemmbacke 46a nachgibt, wenn die beiden Druckstangen 45 und 46 in Kontakt gelangen.

Die Halteeinrichtung 30 umfasst ferner einen gebogenen Draht 48, der vom Auflageelement 35 gehalten ist und bei der in Fig. 2A gezeigten Anordnung der Halteeinrichtung den aufgeblähten Sackhals berührt. Wenn ein Stromimpuls durchgeleitet wird, reisst der Draht den Sackhals ein, sodass das Gas (meist Luft) vor dem Versiegeln aus dem aufgeblasenen Hals entweichen kann. Der Draht 48 kann beispielsweise Sägezahnform oder eine sinusartige Wellenform haben.

Wenn sich die obere Klemmstange 45 absenkt, gleiten ihre Mitnehmer 43 in den Schlitzen 41b abwärts und bewirken. dass die oberen Trägerplatten 41 entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt werden und die Wärmequelle 37 und ihr Drahtgitter 39 nach rechts aus dem Pfad der sich abwärts bewegenden oberen Klemmstange 45 schwenken.

Ebenso wirken die Mitnehmer 44 der unteren Klemmstange, wenn diese sich aufwärtsbewegt, mit den Schlitzen 42b der unteren Trägerplatten 42 zusammen, sodass diese seitlich verschwenkt werden und die untere Wärmequelle 38 s und ihr Drahtgitter 40 aus dem Bereich der sich aufwärts bewegenden Klemmstange 46 mitnehmen. Dies gestattet, dass das Folienmaterial zwischen den beiden Klemmstangen 45 und 46 eingeklemmt wird. Gleichzeitig wird eine am Hauptbalken der unteren Klemmstange vorgesehene Klinge 47 io oberhalb der nachgiebigen Klemmbacke 46a infolge des Nachgebens der Druckfedern 46b freigegeben und kann während des Versiegeins überstehendes Sackmaterial vom Hals abtrennen.

Fig. 2B zeigt den Antriebsmechanismus, der die obere i5 Klemmstange 45 in vertikale Bewegung versetzt.

Wie aus Fig. 2B ersichtlich, besteht die obere Klemmstange 45 aus zwei separaten Teilen, die mittels eines zentralen Lagers 49 an einem vertikalen Führungsstift 50 abgestützt sind, der ein vertikales Gleiten der beiden Teile der 20 oberen Klemmstange 45 erlaubt.

Die beiden Klemmstangenteile sind an den unteren Enden von Druckgliedern 51 befestigt, deren obere Enden an Doppel-Winkelhebel-Bauteilen 52, 52', wovon einer, 52, in Fig. 2A zu erkennen ist, angelenkt sind.

25 Der linke Winkelhebel 52 hat einen fixierten Schwenkzapfen 53 an einer Ecke, einen Schwenkzapfen 54 an einer anderen Ecke, der ihn mit dem Druckglied 51 verbindet, und einen weiteren Schwenkzapfen 55 an der dritten Ecke, der ihn mit einem Ende einer sekundären Antriebsstange 56 ver-30 bindet.

Das andere Ende der sekundären Antriebsstange 56 ist bei 57 mit einer entsprechenden Ecke des rechten Doppel-Winkelhebel-Bauteils 52' verbunden, welcher Gegenstücke 53' und 54' zu den entsprechenden oben beschriebenen 35 Schwenkzapfen 53 und 54 besitzt.

Eine erste Antriebsstange 58 ist zwischen der Kolbenstange 59 eines Kolbens 60 und einem weiteren Gelenkzapfen 61 an dem rechten Doppel-Winkelhebel-Bauteil 52' angebracht. Vorschub und Rückzug der Kolbenstange 59 be-40 wirken eine Bewegung der Winkelhebel-Bauteile 52, 52' im oder entgegen dem Uhrzeigersinn und damit ein Anheben oder Absenken der Klemmstangen 45.

Eine ähnliche Antriebshebelverbindung mit Antriebskolben ist vorgesehen, um den Hauptbalken der unteren 4S Klemmstange 46 auf- und abwärts zu bewegen.

Wie ebenfalls aus Fig. 2B ersichtlich, ist an die obere Klemmstange 45 eine Schutzleiste 62 angeschraubt, die einen Spalt begrenzt, in welchen die Klinge 47 eintreten kann, so wenn obere und untere Klemmstange 45 und 46 zusammentreffen.

Wie noch beschrieben wird, arbeiten die Halteeinrichtungen 30 gemäss Fig. 2A und 2B während des Zyklus der Maschine in mehreren Stufen.

55 Die Arbeitsweise der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung bei Verwendung von Säcken 4 aus einem warmschrumpfbaren, d.h. orientierten, Folienmaterial ist nachfolgend beschrieben:

Ein gefüllter, aber unversiegelter Sack 4 aus warm-60 schrumpfbarer Verpackungsfolie wird in der Vakuumkammer 1 angeordnet; der Kammerdeckel 3 wird abgesenkt, sodass die Kammer geschlossen und an ihrem Rand 20 abgedichtet werden kann.

Eine Form einer für den Sack 4 verwendeten warm-65 schrumpfbaren (d.h. orientierten) Folie kann ein dreischichtiges Laminat aus Äthylenvinylacetat, Polyvinylidenchlorid und bestrahltem Äthylen-vinylacetat sein, wie es in der US-PS 3 741 253 geoffenbart ist und von W.R. Grace

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& Co. unter der Markenbezeichnung «Barrier bag» vertrieben wird.

Wie zuvor erläutert, gelangt die nachgiebige Leiste 33 beim Absenken des Kammerdeckels 3 nach unten gegen den Sackhals und drückt diesen fest gegen die Oberfläche des Anpresselements 35. In dieser Stufe sind oberer und untere Klemmstange 45 und 46 zurückgezogen, und die Wärmequellen 37 und 38 befinden sich in den in Fig. 2A gezeigten Stellungen.

Schrumpfwärme wird an der Aussenseite des Sackes vor einer wesentlichen Evakuierung der Luft aus dem Inneren der Kammer angewendet, und die Wärmeanwendung bewirkt, dass das Sackmaterial zu schrumpfen beginnt. Die in dem effektiv abgedichteten Sack (von der elastischen Leiste 33 gehalten) eingeschlossene Luft setzt der Schrumpfung Widerstand entgegen und hält das Sackmaterial aufgebläht im Abstand von der Oberfläche des darin befindlichen Gutes (z. B. einer Schnitte von frischem rotem Fleisch). Während der Sack so im Abstand von der Gutoberfläche gehalten wird, erhitzt die aussen um das aufgeblähte Sackmaterial zirkulierende heisse Luft dieses weiter und vervollständigt den Warmschrumpfungsvorgang, bis das Folienmaterial an die Gutoberfläche zurückgezogen ist. Das Sackmaterial ist jedoch lang genug im Abstand von der Gutoberfläche aufgebläht gewesen, sodass eine entsprechende Wärmeübertragung auf die aufgeblähte Folie erfolgen konnte, die nicht imstande ist, merklich Wärme an das Produkt 21 abzugeben, und dass die Folie auf ihre Schrumpftemperatur gebracht werden konnte, sodass ein sehr hoher Anteil der Schrumpfenergie gewonnen werden kann.

Während dieser Zeit sind die Wärmequellen 37 und 38 entweder aufgeschaltet oder, zweckmässiger, auf eine niedrige Heizstufe geschaltet, die nicht erlaubt, dass sie das Folienmaterial des Sackhalses auf eine so hohe Temperatur erhitzen, dass ein Verschmelzen eintritt.

Wenn die Sacköffnung in der nachgiebigen Halteeinrichtung 30 eingespannt ist, gewährleistet die Einklemmung der ersteren bei fortschreitender Wärmeeinwirkung auf die Sackaussenseite durch Konvektion, dass eine im Inneren des Sackes aufgebaute übermässige Druckdifferenz durch Ablassen von Gas (meist Luft) aus dem Inneren des Sackes 4 in einem Ausmass, dass das Sackmaterial weiterhin im Abstand vom eingeschlossenen Gut 21 aufgebläht bleibt, geregelt werden kann. Da die Blähwirkung von Faktoren abhängt, die einer bestimmten Gruppe von Gütern 21 gemeinsam sind (z.B. Oberflächentemperatur, im Gut enthaltene Luftmenge und Oberflächenbeschaffenheit - z. B. Klebrigkeit - des Gutes), kann es zweckmässig sein, durch Beobachtung festzustellen, wann eine Aufblähung wahrscheinlich eintreten wird und das Verfahren dann so zu programmieren, dass die Evakuierung bei allen Produkten einer Gruppe gleichzeitig beginnt und mittels eines geeigneten Zeitschaltwerks geschaltet wird. Falls gewünscht, können auch andere Steuereinrichtungen verwendet werden.

Da der Sack während der Warmschrumpfstufe noch nachgiebig an seinem Hals gehalten ist, kann ein weiterer Luftaustritt aus dem Sackinneren in dem unwahrscheinlichen Fall eines übermässigen Druckunterschiedes entlang des Sackmaterials erfolgen, während der übrige Sack zurück auf die Oberfläche des Gutes 21 schrumpft, sodass eine im wesentlichen faltenfreie Hülle des Gutes 21 erzielt wird und der Sackhals trotzdem für das Versiegeln zur Verfügung steht, wenn sich die Klemmstangen 45 und 46 gegenseitig nähern, bis sie in Kontakt gelangen.

Am Ende der Aufblähphase, bevor die Evakuierung des Sackes beginnt, wird der gebogene Draht 48 kurz unter Spannung gesetzt, sodass er den Sackhals einreisst und dadurch eingeschlossenes Gas freigesetzt wird.

Die Evakuierung der Kammer (und des nun eingerissenen Sackes 4) schreitet fort, bis der gewünschte Unterdruck erreicht ist. Am Ende der Evakuierungsphase oder knapp zuvor können die Lampen 37, 38 unter Maximalspannung s gesetzt werden, sodass sie Strahlungswärme der gewünschten Wellenlänge zur Erzielung einer optimalen Wärmeabsorption durch das Folienmaterial abgeben und dabei den perforierten Sackhals auf Schweisstemperatur erhitzen.

Die Kolben 60 werden dann in Tätigkeit gesetzt und be-lo wirken eine Annäherung der oberen und unteren Klemmstangen 45 und 46, wobei gleichzeitig die Wärmequellen 37 und 38 mit den zugehörigen Drahtgittern 38 und 40 zur Seite geschwenkt werden.

Sobald die obere Klemmstange 45 in Kontakt mit der ge-15 federten Klemmbacke 46a gelangt ist, führt der weitere Vorschub der Kolben 60 dazu, dass die Klinge 47 den Sackhals durchschneidet und überstehendes Material abtrennt. Die Klemmelemente 45 und 46 gewährleisten, dass'der Hals entlang der Klinge 47 festgehalten und die Versiegelung bewirkt 20 wird. Während dieses Vorganges bleibt der Öffnungsbereich des Sackes weiterhin zwischen der nachgiebigen Leiste 33 und dem Anpresselement 35 eingespannt, sodass der Sack noch immer sicher innerhalb der Halteeinrichtung 30 gehalten ist.

25 Beim Zurückziehen der oberen und unteren Klemmstangen 45 und 46 gelangen die Wärmequellen 37 und 38 und ihre Drahtgitter 39 bzw. 40 zurück in ihre in Fig. 2A gezeigte Lage. Die Evakuierung der Kammer findet nach diesem Zurückziehen der Klemmstangen 45,46 statt, sodass restliche 30 Luft ungehindert aus dem Sack austreten kann.

Wenn die Vakuumkammer beim Öffnen wieder unter Druck gesetzt wird, werden die erhitzten Halsteile des Sackes links von den Klemmstangen 45 und 46 zusammengepresst, um eine Verschweissung zu erzielen und die Grösse über-35 schüssigen Sackmaterials in der Umgebung der Schweisszo-ne zu vermindern und der fertigen Packung ein nettes Aussehen zu verleihen.

Das überstehende, von der Klinge 47 abgetrennte Sackmaterial ist noch zwischen der nachgiebigen Leiste 33 und 40 dem Anpresselement 35 gehalten und kann während oder nach der Entnahme der Packung aus der geöffneten Kammer entfernt werden.

Das oben beschriebene Verfahren ist besonders zweckmässig bei feuchten Produkten, beispielsweise frischem ro-45 tem Fleisch, in warmschrumpfbaren Säcken anzuwenden, da die Druckzunahme an der Fleischoberfläche während des Aufblähens des Sackes dazu führt, dass die Feuchtigkeit im Produkt zurückgehalten und ein Beschlagen der Innenfläche des aufgeblähten Sackes vermieden wird. Überdies ermög-50 licht das rasche Entweichen der eingeschlossenen Luft beim Perforieren des Sackes, dass das Sackmaterial das Gut rasch umschliesst, bevor ein solches Beschlagen auftritt. Das Aussehen der fertigen Packung ist daher im Falle von feuchten Produkten, wie frischem rotem Fleisch, besonders attraktiv. 55 Bei allen nach diesem Verfahren verpackten Waren ist die faltenfreie Gestalt des Endprodukts durch die Anwendung einer vorhergehenden Schrumpfstufe mit anschliessender Evakuierung (im Gegensatz zu der üblichen Aufeinanderfolge von Vakuum versiegeln und anschliessendem 60 Schrumpfen) verbessert.

Die erfindungsgemässe fertige Packung ist ausserdem gegenüber den auf bekannte Weise durch Schrumpfen gefertigten Packungen, wobei ein Wasserschrumpfbad angewendet wird, um die Temperaturabfall-Effekte des relativ kalten 65 Produkts, das hohe Wärmekapazität aufweist, zu mildern, deutlich verbessert, da das Schrumpfen der Folie in Kontakt mit Luft eine bessere Ausnutzung der Schrumpfenergie und daher eine grössere Dickenzunahme erlaubt, mit dem Resul

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tat, dass die Dichtheitseigenschaften des Sackes (wichtig, um einen hermetischen Abschluss des Produktes und Frische bis zum Verbrauchszeitpunkt zu erhalten) effektiver sind. Ferner ist die Widerstandsfähigkeit eines solchen Sackes wegen der grösseren Dicke besser.

Da die im Inneren des Sackes während des Vorheizens und Schrumpfens eingeschlossene Luft ein Zusammenfallen des Sackes verhindert und den Kontakt des Sacks mit dem kalten Gut verzögert, ist diese Dickenzunahme noch deutlicher, ebenso wie das faltenfreie Aussehen des Sackes, das wieder vom Ausmass der Ausnutzung der latenten Schrumpfenergie des Folienmaterials abhängt. Da die Schrumpfung durch Luftströme hervorgerufen wird, die sich um das gesamte Produkt bewegen, erfolgt die Schrumpfung des Sackes überdies gleichmässig um das Produkt, und dies schaltet das Risiko des Einschlusses von Luftblasen hinter dem «Äquator» des Produktes (d.i. der Bereich des grössten Querschnittes in einer Querebene zur Längsachse des Sak-kes) aus.

Die oben erwähnte Eigenschaft, dass sich wenig oder kein Wasserdampf in der Luft zwischen Gut und schrumpfendem Sack befindet (infolge des Beginns des Schrumpfvorganges vor einer Druckabnahme, wodurch sogar ein leichter Druckanstieg eintritt, wie aus Fig. 4 ersichtlich), gewährleistet, dass weniger Schrumpfungswärme benötigt wird, da die trockene Luft an der Innenseite des Sackes weniger Wärme absorbiert, als feuchte Luft.

Da die oberen und unteren Träger 31 und 32 der nachgiebigen Halteeinrichtung 30 am unteren Kammerteil 2 bzw. dem Kammerdeckel 3 abgestützt sind, nähern sie sich automatisch bis zur Berührung, wenn die Kammer geschlossen wird, und alles, was die Bedienungsperson zu tun hat, ist darauf zu achten, dass der Hals des Sackes 4 auf dem Anpresselement 35 aufliegt, bevor die Kammer schliesst.

Wenn die gefüllten Säche gewünschtenfalls mittels einer Förderanlage in die Kammer 1 eingebracht werden, kann die Förderanlage gewährleisten, dass der Sackhals, wenn der Sack 4 angehalten wird, korrekt zwecks Einklemmung ausgerichtet wird, ohne dass eine Bedienungsperson eine Ausrichtung vornehmen muss.

Andere Halte- und Schliesseinrichtungen für den Sack können gewünschtenfalls vorgesehen werden. So kann der Sackhals beispielsweise in der Kammer dicht zusammengezogen werden, wenn die Kammer geschlossen ist, und zwar in einem Ausmass, das dem Wunsch nach einem Aufblähen des Sackes während des Beginns des Evakuierens der Kammer Rechnung trägt, und eine Klammer kann dann am Hals angebracht werden, nachdem Evakuierung und Schrumpfung beendet sind. Eine solche innerhalb der Kammer vorgesehene Klemmeinrichtung ist beispielsweise in der GB-PS 1 353 157 geoffenbart.

Das Produkt ist auf Rollen abgestützt, die einen luftdurchlässigen Rost 5 bilden, der das Gut trägt, jedoch die Zirkulation der die Warmschrumpfung bewirkenden Luft entlang der gesamten Oberfläche des Produktes erlaubt.

Bei einigen bekannten Verfahren, die die Schrumpfung nach dem Verschweissen vorsehen, ist das Ausmass, in dem die der Folie innewohnende Schrumpfkraft ausgenutzt werden kann, d. h. das Ausmass, in welchem die Folie in den Zustand zurückkehrt, den sie vor dem der Orientierung dienenden Streckvorgang innehatte, durch den Temperaturabfall der Folie, wenn sie mit dem Gut in Kontakt kommt, begrenzt. Die vorliegende Erfindung gewährleistet, dass die Erhitzungsstufe stattfindet, während die warmschrumpfbare Folie aufgebläht ist und während der Luftdruck in der Kammer im wesentlichen auf Atmosphärendruck beim Zirkulieren der die Schrumpfung bewirkenden Warmluft ist, sodass die der Folie innewohnende Schrumpfkraft während einer

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nur sehr kurzen Heizphase viel besser ausgenützt werden kann.

Bei der bevorzugten Ausführungsform wird beim Verfahren Luft aus dem Inneren der Kammer und aus dem In-s neren der Packung abgesaugt. Selbstverständlich kann gewünschtenfalls auch ein anderes Gas verwendet werden. Jedenfalls können manche Produkte ein Gas, z.B. Kohlendioxid, abgeben, das während der Evakuierungsstufe abgezogen werden muss, oder das Produkt kann mit einem inerten io Gas gespült werden, auch wenn Luft die wesentliche Gas-komponenete in der Kammer und/oder im Sack ist.

In der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wurde die Verwendung der die Luft umwälzenden Ventilatoren 9, die die Wärmeübertragung durch ls Konvektion unterstützen, beschrieben. Selbstverständlich ist es jedoch möglich, die Verpackungsfolie ohne ventilatorunterstützte Zirkulation durch Konvektion zu erwärmen oder mittels einer anderen Einrichtung, beispielsweise durch Wärmestrahlung mit oder ohne irgendwelche Luftzirkulation, 20 z. B. durch die Ventilatoren 9 verbesserte Zirkulation. Das erfindungsgemässe Verfahren sieht den bisher unbekannten Schritt der Anwendung von Schrumpfungswärme vor.einer wesentlichen Evakuierung der Kammer vor, und die Vorrichtung, mit der der Verpackungfolie Wärme zugeführt 25 wird, kann daher modifiziert werden, ohne vom beanspruchten Erfindungsgedanken abzuweichen.

Die Kammer kann gewünschtenfalls die Heizeinrichtungen 13 und 14 sowie die nachgiebigen Halteeinrichtungen 30 nur an einer Stirnfläche, an einer oder beiden Seitenflächen 30 oder an beiden Stirnflächen und an einer Seitenfläche aufweisen, sodass die Bedienungsperson die Lage des oder der zu verschliessenden Säcke 4 verändern kann. Wenn die Heizer 13,14 und die nachgiebigen Halteeinrichtungen entlang einer Seitenfläche der Kammer angeordnet sind, können 35 mehrere kurze Säcke nebeneinander in der Kammer angeordnet werden.

Das Aufblähen während der Heizstufe gewährleistet,

dass sich das Kunststoffmaterial der Hülle rasch von dem darin befindlichen, relativ kalten Gut 21 löst und daher viel 40 rascher der Schrumpfung unterliegt, da die dem Sackmaterial vom heissen Luftstrom übertragene Wärme nicht unmittelbar durch Leitung auf das Gut 21 übertragen wird.

Die Anwendung der Schrumpfungswärme dauert kurze Zeit, z. B. 2 bis 8, vorzugsweise 3 bis 4 Sekunden, und die or-45 dentliche Evakuierung wird dann begönnen, wenn der aufgeblähte Bereich infolge der Schrumpfung der Folie und/oder des Druckausgleichs innerhalb und ausserhalb des Sacks wieder mit der Oberfläche des Gutes 21 in Kontakt gelangt ist.

so Die Evakuierung der Kammer schreitet unter Einsatz der Vakuumpumpe 10 fort, bis der Restdruck in der Vakuumkammer 1 auf einen Endwert von z.B. 5% restlicher Luftmenge gesunken ist.

Bei der Ausführungsform des Verfahrens, wo das Gas in 55 der Kammer unter Ventilatorwirkung zirkuliert, können die Ventilatoren 9 gewünschtenfalls während dieser fortgesetzten Evakuierung der Kammer ständig in Betrieb sein, sodass bei zunehmender Abnahme der Dichte der in der Kammer 1 befindlichen Luft diese eine weitere Schrumpfung des Sack-60 materials auf die Aussenfläche des Gutes 21 bewirken kann.

Bei Beendigung der Vakuumphase wird der Sackhals verschlossen, in diesem Fall durch Betätigung der Schweisslampen 37, 38 oder sonst durch Betätigung einer anderen geeigneten Schweissvorrichtung, z.B. Schweissbalken.

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Das Ventil 14 wird dann geöffnet, sodass die Kammer 1 wieder unter Druck gesetzt werden kann. Der Kammerdek-kel 3 wird dann angehoben, um die erhaltene geschrumpfte

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und verschweisste Packung aus der Vakuumkammer zu entnehmen.

Die in der Kammer befindlichen Heizer 16 dienen dazu, die Temperatur der die Packung umgebenden Luft auf einem Wert zu halten, der für die für die Schrumpfung erforderliche Wärmeübertragung auf das aufgeblähte Sackmaterial ausreicht. Wenn jedoch die Luftzirkulation in der Kammer durch Ventilatoren unterstützt wird, müssen die Heizer 16 nicht ständig in Betrieb sein, vorausgesetzt, dass die Lufttemperatur in der Kammer 1 zum Zeitpunkt, wo der Sack sich vom eingeschlossenen Gut 21 weg aufgebläht hat, sich auf einem für die Schrumpfung der Packung ausreichenden Wert befindet.

Temperaturen von 90 bis 140 °C in der Blähphase können erforderlich sein, um eine Schrumpfung im Falle einer biaxial orientierten schrumpfbaren Folie zu erreichen. Der genaue Wert der Temperatur hängt von Faktoren wie der Art der Folie oder dem Grad der Orientierung ab.

Eine vollautomatische Variante der Vorrichtung kann eingesetzt werden, in welcher alle die verschiedenen Verfahrensparameter gesteuert werden und die Vorrichtung so programmiert ist, dass sie von der Einführung eines gefüllten Sackes in die Kammer bis zur Entnahme der verschweissten Packung aus der Kammer automatisch arbeitet.

Die genaue Dauer der Heizphase ist innerhalb gewisser Grenzen variabel.

Fig. 4 zeigt beispielsweise ein Diagramm, in welchem der Druck im Inneren der Kammer gegen die Zeit aufgetragen ist. Zum Zeitpunkt t0 schliesst die Kammer; t, bezeichnet den Zeitpunkt, zu welchem nach dem Schrumpfen des Sak-kes die Evakuierung der Kammer beginnt. Zum Zeitpunkt t2 wird der gebogene Draht 48 unter Spannung gesetzt, um den Sackhals zu perforieren, bevor volles Vakuum zum Zeitpunkt t3 erreicht ist. Zum Zeitpunkt t4 werden die Lampen 37,38 unter Spannung gesetzt, und die Klemmstangen 45,46 werden dann zueinanderbewegt, um den Hals zu verschweis-sen und überstehendes Material abzuschneiden. Zum Zeitpunkt t5 wird die Kammer wieder unter Druck gesetzt.

Die strichlierte Linie 101 in Fig. 4 zeigt den Druck im Inneren des Sackes, und daraus ist ersichtlich, dass der Druck über den atmosphärischen Ausgangswert der Linie 100, die den Kammerdruck anzeigt, ansteigt. Dieser Druckanstieg,

hervorgerufen durch Anwendung von Schrumpfungswärme auf die Sackaussenseite, bewirkt die Aufblähung des Sackes.

Bei jeder gegebenen Gruppe von Gütern soll die einklemmende Wirkung der nachgiebigen Halteeinrichtungen 30 auf s den Sackhals eine Aufblähung des Sackes in einem solchen Ausmass bewirken, dass die auf das aufgeblähte Sackmaterial durch Kontakt mit dem heissen Luftstrom übertragene Wärme nicht sofort wieder durch Leitung zu dem relativ kalten Gut im Inneren des Sackes verlorengeht.

io Da die Wärmeanwendung auf der Zirkulation von heisser Luft um die aufgeblähte Verpackungsfolie beruht, gewährleistet die Tatsache,-dass der Sack aussen im wesentlichen unter Atmosphärendruck steht, dass die Wärmekapazität der Luft in der Kammer 1 während des Schrumpfvorgan-15 ges bei diesem Zwischendruck so hoch wie für eine wirksame Wärmeübertragung möglich ist.

Wie oben angegeben, beeinflussen die Temperatur des Gutes, die Natur der Verpackungsfolie (z. B. des Sackes 4) und das im Gut enthaltene Gasvolumen die Blähwirkung 2o ebenfalls.

Die Vorrichtung ist im allgemeinen einstellbar, um verschiedene Werte der Schrumpfungs-Heizzeit zuzulassen, sodass sich der Sack immer entsprechend aufgebläht und auf das Gut wieder angelegt hat, wenn die Hauptevakuierungs-25 stufe beginnt.

Gewünschtenfalls kann, beispielsweise wenn besonders weiche Güter wie Rahmkäse verpackt werden, eine «Leicht-vakuum»-Verpackung erfordern, dass die Evakuierung sehr bald nach dem Abfall des Druckes unter den «Zwischen-30 druck»-Wert unterbrochen wird.

Gewünschtenfalls können Vorkehrungen getroffen werden, dass Heissluft in die Kammer 1 (mittels nicht dargestellter Einrichtungen) eingeleitet wird, während sich der Deckel 3 absenkt, bis zu und einschliesslich des Augenblicks, wo der 35 Deckel 3 auf den Kammerunterteil 2 aufsetzt und am Rand 20 abdichtet. Dies ergibt die günstigste Warmluftzufuhr zur Kammer 1 zu Beginn der Wärmeschrumpfung.

Die Packung kann gewünschtenfalls mehrere Einzelstük-ke in einer Hülle (beispielsweise in einem Sack 4) enthalten. 40 Gewünschtenfalls kann das Verfahren zur Anwendung auf sogenannte selbstverschweissende Folien, auf die in der GB-Patentanmeldung 8023465 bezug genommen wird, modifiziert werden.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims (16)

654 264 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Verpacken eines Gutes, bei welchem Verfahren man das Gut (21) in einem flexiblen Behälter (4) anordnet, wobei das Gut von Gas umgeben ist, das Gas aus dem flexiblen Behälter entfernt, sodass dieser, das Gut berührend, zusammenfallt, und den flexiblen Behälter dicht verschliesst, dadurch gekennzeichnet, dass auf den flexiblen Behälter, bevor das Gas aus seinem Inneren entfernt wird, Wärme einwirken gelassen und dem Entweichen des Gases entgegengewirkt wird und dass das Gas dann aus dem Inneren des flexiblen Behälters (4) abgelassen wird, sodass dieser, das Gut (21) berührend, zusammenfallen kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Entweichen des Gases aus dem flexiblen Behälter (4) Innenraum und Umgebung des flexiblen Behälters evakuiert werden, worauf der Behälter (4) dicht verschlossen wird, sodass er das Gut (21) unter Vakuum einschliesst.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der flexible Behälter (4) eine Öffnung hat, die nachgiebig zugeklemmt ist, sodass der Austritt eines Gases während des Erhitzens in einem Ausmass verhindert wird, dass sich der Behälter während der Heizstufe von der Oberfläche des Gutes (21) weg aufbläht.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas aus dem Behälterinneren abgelassen wird, indem man den Behälter entlang seiner eingeklemmten Öffnung durchschneidet, wobei das Gas unbehindert austreten kann, und dass der Behälter dann an der dem Produkt zugekehrten Seite des Schnittbereiches dicht verschlossen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeeinwirkungsstufe in einer Vakuumkammer (2,3) ausgeführt wird, bevor in der Kammer Vakuum erzeugt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeeinwirkungsstufe durch verstärkte Konvektion von heisser Luft an der Aussenfläche des flexiblen Behälters ausgeführt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der flexible Behälter dicht verschlossen wird, indem man auf den Halsbereich Wärme zwecks Erweichung einwirken lässt und den erweichten Halsbereich schliesst, sodass Verschweissung eintritt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der flexible Behälter (4) aus einer warmschrumpfbaren Kunststoffolie hergestellt wird und dass die Wärmeanwendung auf den Behälter eine Schrumpfung der Folie bewirkt, wobei der Behälter unter Spannung das eingeschlossene Gas umgibt, sodass diese Spannung nur beseitigt werden kann, wenn das Gas abgelassen wird.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Vakuumkammer (2,3); Einrichtungen (10) zum Evakuieren der Kammer; einem Träger (5) für einen gefüllten Sack (4) in der Kammer; Einrichtungen (9,16) zum Umwälzen von heisser Luft im Inneren der Kammer; und Einrichtungen (13,14,45,46) zum dichten Verschliessen eines Sackes in der Kammer, gekennzeichnet durch Einrichtungen (30) zum Verschliessen des Halses des Sackes und'zu dessen anschliessendem Öffnen in der Kammer, Steuereinrichtungen, die die Betätigung der Umwälzeinrichtungen (9, 16) für die Heissluft vor der Evakuierung der Kammer (2, 3) gewährleisten und sicherstellen, dass die Einrichtungen (30) zum Verschliessen des Sackes diesen während des Betriebes der Luftumwälzeinrichtungen (9,16) geschlossen halten und in Tätigkeit gesetzt werden, um den Sack (4) zu öffnen, bevor die Evakuiereinrichtung (10) für die Kammer betätigt wird, und dass die Einrichtungen (13,14,45,46), die den Sack dicht verschliessen, nach Betätigung der Schliess- und Öffnungseinrichtungen (30) in Betrieb gesetzt werden.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen (30) zum Schliessen und Öffnen des Sackes Teile (33, 35) aufweisen, die die Öffnung eines Sackes während des Betriebs der Umwälzeinrichtungen (9,

s 16) für die Heissluft geschlossen halten, sowie Einrichtungen (48), die den Sack an der Seite der Schliesseinrichtungen (30) aufreissen, die dem Träger (5) für den Sack in der Kammer zugekehrt ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn-

lo zeichnet, dass die Halteeinrichtungen ein nachgiebiges Halteelement (33) und ein Anpresselement (35) aufweisen, gegen welches das nachgiebige Halteelement (33) den Hals des Sak-kes (4) presst und dass zum Aufreissen des Sackes ein elektrisches Heizelement (48) vorgesehen ist, das sich zwischen den ls Halteelementen (33, 35) und den Einrichtungen (13,14,45, 46) zum dichten Verschliessen des Sackes befindet und unter Spannung setzbar ist, um den von den Halteeinrichtungen (33, 35) eingeklemmten Hals eines Sackes (4) unter Hitzeeinwirkung einzureissen.

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12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen zum dichten Verschliessen des Sackes Wärmestrahlungsquellen aufweisen, die den Halsbereich eines flexiblen Behälters bestrahlen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn-25 zeichnet, dass die Wärmequellen Infrarot-Stablampen (13,

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Stablampen (13,14) auf bewegbaren Trä-

40 gern (41) abgestützt sind und dass Einrichtungen (41,43) vorgesehen sind, die von den Klemmstangen (45,46) betätigt werden und die Stablampen (13,14) während der gegenseitigen Annäherung der Klemmstangen (45,46) zur Seite schwenken.

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15. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwälzeinrichtungen für die Heissluft aus zwei Zentrifugalgebläsen (9) bestehen, an deren Luftauslässen Heizelemente (16) angebracht sind.

14) sind, die einander gegenüber zu beiden Seiten einer gewünschten Stelle des Halsmaterials des Sackes angeordnet sind und dass die Einrichtungen zum dichten Verschliessen Klemmelemente in Form von parallelen Klemmstangen (45, 30 46) aufweisen, wobei sich die Stablampen (13,14) in der Ruhelage zwischen den beiden Stangen (45,46) befinden und diese in der Arbeitsstellung einander genähert sind und die Lage einnehmen, die die Stablampen (13,14) in der Ruhestellung der Klemmstangen (45,46) innehaben, und dass 35 eine der Klemmstangen (46) eine Schneideinrichtung (47) zum Abtrennen überschlüssigen Halsmaterials eines Sackes trägt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekenn-50 zeichnet, dass die Heizelemente (16) konzentrisch zu dem jeweiligen Gebläse kreisförmig angeordnet sind.