用於包裝套筒的熱活化的方法和裝置與流程

2023-11-09 10:19:27

本發明涉及一種用於由紙板/塑料複合材料製成的、特別是用於液態食品的包裝的管狀包裝套筒的熱活化的方法，其中，通過加熱裝置將熱氣體施加到所述管狀包裝套筒，以製造所述包裝的基部或頭部，其中，將所述加熱裝置放置成通過將所述加熱裝置在用於活化的所述管狀包裝套筒內部移動，來與待活化的表面有效接觸，並且其中所述管狀包裝套筒被布置在芯軸輪的芯軸上。另外，本發明涉及一種用於由紙板/塑料複合材料製成的、特別是用於液態食品的包裝的管狀包裝套筒的熱活化的裝置，其中，通過加熱裝置將熱氣體施加到所述管狀包裝套筒以製造所述包裝的基部或頭部，並且其中，所述加熱裝置具有至少一個帶有排出開口的噴嘴元件，所述噴嘴元件的外部形狀對應於所述管狀包裝套筒的待活化的端部的內部形狀。

背景技術：

由紙板/塑料複合材料製成的、特別是用於液態食品的矩形包裝的製造已經長期為公眾所知。該包裝在整個高度上通常具有長方形或正方形橫截面，但是近來還可在市面購買到這種在其整個高度上不必有恆定橫截面的包裝。在其整個表面上彼此附接的材料(層壓製品)用作這種類型的包裝的包裝材料，其中紙板層作為承載材料，而層壓的塑料層用來保護承載材料以免水分滲透到承載材料層中。取決於包裝的類型和待包裝的產品，層壓製品也可以包括另外的層，例如作為氧氣和光的屏障的薄的鋁箔層或者另外的塑料層(諸如EVOH)以及因此而必需的粘合劑層。

在大多數的情況下，特別是在飲料領域，已知的複合包裝包括組合的打開元件和傾倒元件，其以液密方式附接到各自的複合包裝。這種類型的複合包裝從EP 0 907 576 A1已知，該包裝包含在其頭部側上的由塑料材料製成的傾倒元件，傾倒元件包含在填充機中的複合包裝中。為了這樣做，首先從通過PE層中的縱向接縫的切口預製管狀包裝套筒。然後在芯軸輪上進行進一步處理，其中管狀包裝套筒在具有正方形的橫截面的芯軸上滑動，以首先形成後續的複合包裝的突出的自由端部並將其密封。如同所示出的，當複合包裝設置有傾倒元件時，該複合包裝的頭部側首先被完成，其中傾倒元件通過芯軸來供給並且管狀包裝套筒在該芯軸上滑動。頭部的摺疊通過以前引入的摺痕線來執行，其中利用衝壓工具將待移位的山形牆表面移位到芯軸的前面上。為了永久且液密的連接，複合材料的相關接觸表面利用熱氣體來加熱，例如利用無菌的熱空氣來加熱，從而外PE表面局部融化並由此而被活化。然後活化的PE表面通過衝壓工具而被加壓一段足夠長的時期，以使所完成的山形牆表面以液密方式冷卻。

從DE 10 2010 050 502 A1已知了一種用於製造其中使傾倒元件包含在山形牆表面中的包裝的裝置和方法，該傾倒元件並未布置在平坦的山形牆表面中，而是布置在以截稜錐形式的山形牆中。除了四個山形牆表面，以這種方式製造的包裝還在山形牆區域中具有四個耳部，其從山形牆區域突出並由過多的包裝材料形成，這些耳部被移位到山形牆表面上並被附接在那兒。在此基本的製造是相同，也就是通過無菌的熱空氣對待密封的接觸表面進行活化，其中管狀的包裝還在芯軸輪的芯軸上滑動。

因此，已知的製造過程中的活化處理通過添加用於活化的熱氣體的加熱裝置來進行。這樣做，活化的持續時間和溫度必須被最佳調整以適應複合材料，以實現所期望的山形牆區域的液密連接。這同樣也適用於其中首先執行基部區域的摺疊和密封的包裝，該包裝並未從底部來填充，而是以「經典的方式」從頂部來填充。一些已知的加熱裝置具有複雜的結構並且從而對於製造和維護密集型是昂貴的。

技術實現要素：

因此，本發明的目的是設計並進一步發展在開頭所提到的方法和對應的用於管狀包裝套筒的熱活化的裝置，從而所使用的加熱裝置可以利用簡單的構造來製造並且實現均勻的加熱來活化接觸表面。此外，存在以下需求：活化過程所需要的能量儘可能完全地用於加熱待活化的表面。

根據該方法，本發明的目的得以實現在於：在引入加熱裝置之前，管狀包裝套筒的自由端部從長方形或正方形的橫截面變形到圓形橫截面。通過該類型的內部接觸，活化過程所需要的能量被直接且均勻地置於待加熱的表面中。儘管芯軸具有對應於包裝的後續形狀的長方形或正方形的橫截面，但本發明已經認為將自由端部臨時成形成圓形的橫截面對於活化過程是極其有利的。以這樣的方式，有特別均勻的加熱，這是由於沒有熱氣體在其中可累積的邊緣或拐角區域。這導致了改進的密封過程以及最佳的能源效率，且沒有過熱的風險。

根據對應的裝置，本發明的目的得以實現在於：噴嘴元件的自由端部為圓柱形形狀，並且提供了用於使管狀包裝套筒的自由端部變形的裝置。根據本發明，這確保了所有的熱空氣直接到達複合材料的待活化的塑料表面並確保所使用的能源的最佳利用。從構造觀點來看，假設圓柱形的噴嘴元件的外部形狀的直徑幾乎對應於管狀包裝套筒的內徑，此時的管狀包裝套筒在活化區域中具有圓形的橫截面，這是特別實用的。通過協調噴嘴元件和包裝套筒的構造，所使用的能量可被直接用來活化塑料表面，而沒有任何損失發生。

本發明的另一教導提供了在活化過程期間加熱裝置相對於管狀包裝套筒移動。通過這樣做，待活化的表面可通過用於熱氣體的排出開口的運動來增加。然而，還可以沒有相對運動而執行該活化過程。

本發明的另一實施方式提供了噴嘴元件的排出開口為狹縫狀的或穿孔的。根據本發明的另一實施方式，特別有利的是，假設噴嘴元件的排出開口被設計為周向環形間隙。一方面，這允許噴嘴元件的特別有利的製造，並且在另一方面，它使得極其均勻地加熱待活化的表面。

根據本發明的另一教導，噴嘴元件具有圓柱形的外部件和能夠連接到所述外部件的內部件，除此之外還有在所述外部件與所述內部件之間的作為用於供給所述熱氣體的環形通道的環形域。從構造的觀點來看，圓柱形的噴嘴極易製造為旋轉部件，方便地具有外徑，該外徑基本上對應於臨時再成形的管狀包裝套筒的自由端部的內徑。

本發明的另一優選的實施方式提供了排出開口終止於周向凹槽中。這樣，不需要額外的通道、孔等等來將熱氣體供給到周向凹槽中。這不僅意味著特別簡單的製造類型，而且意味著特別均勻的加熱並從而意味著改善的密封過程。

本發明的另一教導提供了所述外部件與所述內部件能夠在軸向方向上相對於彼此移動以調節所述間隙的尺寸。這樣，可以限定並設置用於各自的活化過程的必要的熱氣體的最佳設置，並且如果必要的話，也可毫不費力地將最佳設置調節至改變的條件，諸如另一包裝套筒。

在本發明的另一實施方式中，提供了所述內部件能夠在保持元件的螺紋中調節，所述保持元件牢固地固定到所述外部件。該類型的構造是特別有利的，這是由於其意味著非常精確的調節是可能的。優選地，通過六角扳手從外側進行調節，其中所述內部件具有對應的居中布置的六角承窩。

本發明的另一實施方式提供了所述內部件通過螺釘和/或反向元件固定在所述保持元件中。這意味著該內部件以確保調節的方式固定。

本發明的另一教導提出了上文提到的用於使所述管狀包裝套筒的自由端部變形的裝置具有在徑向方向上從外側作用於所述包裝套筒且其嚙合位置一起形成環狀內部形狀的數個工具。這樣做，特別有利的是，假設提供半中空的圓柱形成形鄂作為工具，其被彼此徑向相反地布置並且通過朝向彼此移動而將管狀包裝套筒的自由端部從其長方形或正方形的橫截面臨時地改變成所期望的圓形形狀。

用於使管狀包裝套筒的自由端部變形的裝置的替選實施方式提供了能夠在軸向方向上滑動到待設置的包裝套筒上的模，該模可在軸向方向上在圍繞芯軸的外側上移動並移向芯軸輪，其中模的自由端部從芯軸的橫截面形狀穿過到具有圓形的橫截面的區域中。然而，製造該類型的模顯著地比優選的鉗元件成本更高。

附圖說明

以下利用僅僅示出一個優選的示例性實施方式的附圖來更詳細地描述本發明。

在附圖中：

圖1示出管狀包裝套筒的透視圖；

圖2示出根據本發明的裝置的噴嘴元件的透視圖；

圖3示出來自圖2的噴嘴元件的軸向截面；

圖3a示出噴嘴元件的外部件和內部件的局部打開視圖；以及

圖4利用穿過包裝套筒以提供更好的視圖的截面來示出處於活化位置中的噴嘴元件的透視圖。

具體實施方式

圖1示出了作為用於未來的飲料包裝的包裝材料的管狀包裝套筒1。該類型的包裝套筒1通過來自切口的縱向接縫來製成，其中該縱向接縫並未示出。其可以處於任何位置中，例如處於中心區域或在其中一個邊緣2上。此外，摺痕線3可被認為是用來摺疊未來的包裝的基部和山形牆區域(頭部區域)。

圖2示出了理想地用於根據本發明的裝置的噴嘴元件4，其首先且基本上包括中空圓柱形的外部件5，以及圓錐形的分配部6和布置在外部件5中的內部件7，其中內部件7幾乎完全密封中空圓柱形的外部件5的開口側。在內部件7的前面上，凹槽8可被認為是用來容納將外部件5附接至內部件7的螺釘9的頭部。

為了提供更好的視圖，在圖3中以軸向截面示出了噴嘴元件4。在此顯然的是，內部件7具有中心孔10，該中心孔10在凹槽8中終止並在端部區域中具有六角承窩11。外部件5和內部件7的固定通過上面所提到的穿過該孔10的螺紋連接來執行。此處，螺釘9穿過凹槽8和孔10與保持元件12螺接，其中，螺釘頭部保持在凹槽8中。保持元件12耦合地連接到外元件5並且具有內螺紋(未示出)，內部件7的內端部的外螺紋螺接到保持元件12的內螺紋中從而可以在軸向方向上調節。

在根據圖3a的打開視圖中，可以確定孔10在其鄰近於凹槽8的端部區域中具有六角承窩11。該六角承窩11用於在軸向方向上外部件5和內部件7的相對調節，如在下面更詳細解釋。螺釘9的端部嚙合反向元件13的內螺紋，創建外部件5與內部件7精確地間隔開的固定，如可從圖3中所清楚看到的。

保持元件12具有足夠數目的用於使熱氣體穿過的通道14。通道14通向內部件7與外部件5之間的環形域15。對於活化所必需的熱氣體(例如無菌的熱空氣)的供給優選在圖3中所示出的實施方式中執行，其中狹窄的環形間隙16仍然為內部件7的前面的外邊緣與中空的圓柱形外部件5之間的排出開口，從而在噴嘴元件4的整個長度上，以周向方式發生熱氣體的均勻排出。緊靠在噴嘴排出開口後方，在所示的本實施方式中且在這方面優選的是有周向凹槽17，如可在圖2、圖3和圖3a中清楚看到。從流體技術觀點看，這能夠特別均勻地供給氣體。

最後，圖4示出了在活化過程期間的上文更詳細描述的噴嘴元件4。將噴嘴元件4引入到包裝套筒的開口端部中，該包裝套筒的另一端部在芯軸輪的芯軸(未示出)上滑動。可以認識到，噴嘴元件4的圓柱形的外部件5的外徑近似對應於所形成的管狀包裝套筒1的內徑，這利用穿過中間的截面來示出以提供更好的視圖。

現在，為了可以將管狀包裝套筒1的自由端部改變成所期望的圓形形狀，根據本發明，兩個半中空的圓柱形的成形鄂18確保了該對應的成形。在此，為了簡潔起見，也僅僅示出了兩個成形鄂18中的一個。為了執行該變形，兩個成形鄂18朝向彼此移動，其中管狀包裝套筒1的自由端部被以簡單且簡潔的方式「自動地」改變成所期望的圓形形狀。

通過根據本發明的解決方案，在活化過程中實現了最佳的能量利用，其中通過熱氣體在噴嘴元件的整個圓周上的均勻應用而可靠地實現了最佳均勻的活化。