Verfahren und Vorrichtung zur thermischen Vorbehandlung thermoplastischen Packstoffbahnmaterials

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur thermischen Vorbehandlung thermoplastisch verformbaren Packstoffbahnmaterials vor seiner Verformung, wofür die längs einer Förderweges geförderte Packstoffbahn einer Wärmebeaufschlagung ausgesetzt wird. Nach der Erfindung ist dafür vorgesehen, daß die Packstoffbahn nach Einlauf in einen Sterilraum in diesem zunächst mit einem flüssigen Sterilmittelfilm beschichtet, der Sterilmittelfilm anschließend durch die Infrarotbestrahlung verdampft und danach eine Plastifizierung der Packstoffbahn ebenfalls durch Infrarotstrahlung bewirkt wird, wobei die Infrarotbestrahlung von außerhalb des Sterilraumes durch eine infrarotdurchlässige Trennwand hindurch auf die Packstoffbahn aufgebracht wird. Die Vorrichtung ist dafür derart ausgebildet, daß hinter der Einlauföffnung (6) des Sterilraumes (5) über der Förderstrecke (2) Elemente (7) zur Aufbringung eines Sterilmittelfilmes und hinter deren Anordnungsbereich in der den Sterilraum (5) nach oben begrenzenden Decke (8) mindestens ein infrarotdurchlässiges Fenster (9) und über diesem mit Flächenreflektoren (4) versehene Infrarotstrahler (3') als Heizeinrichtung angeordnet sind.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur thermischen Vorbehandlung thermoplastisch verformbaren Packstoffbahnmaterials vor seiner Verformung.

[0002] Thermoplastisch verformbares Packstoffbahnmaterial bedarf vor seiner Verformung in entsprechenden Verpackungsmaschinen, beispielsweise sogenannten FFS-Maschinen einer thermischen Vorbehandlung, um in das vorgewärmte bzw. ausreichend plastifizierte Packstoffmaterial bspw. Eintiefungen, wie kleine Mulden, Becher od.dgl. einformen zu können.
Die für solche thermische Vorbehandlungen vorgesehenen Einrichtungen an einschlägigen Verpackungsmaschinen bestehen, soweit bekannt, in der Regel aus mindestens von einer Seite gegen die Packstoffbahn im Fördertakt anlegbaren elektrisch oder auch mit Dampf beheizbaren Vorwärmplatten, die also einer entsprechenden Bewegungsmechanik bedürfen und auch entsprechender Anschlüsse für die Zufuhr der Heizenergie. Diesbezüglich wird bspw. auf die DE-A-197 43 157 A1 verwiesen, bei der es allerdings nicht um die Vermeidung solcher Bewegungsmechaniken geht und auch nicht um die Vermeidung von Anschlüssen für die Energiezufuhr, sondern darum, unabhängig von der Heizeinrichtung die eigentlichen Vorwärmplatten bei auftretenden Verschleißerscheinungen leicht austauschen zu können.
Dies wird dadurch erreicht, daß als Heizelemente Wärmestrahler in Betracht gezogen sind, die den eigentlichen Vorwärmplatten die notwendige Heizenergie per Strahlung übertragen. Außer Drahtwendeln sind dafür auch Infrarotstrahler vorgesehen.
Am eigentlichen und nicht unbeträchtliche Kosten an einer Verpackungsmaschine verursachenden Problem aufwendiger und zu steuernder Bewegungsmechaniken geht der Gegenstand der genannten DE-A-197 43 157 im Grunde vorbei, da sich daran nichts ändert, im Gegenteil wird der Aufwand noch größer, da ein kastenartiger Träger für die Aufnahme der Strahler vorgesehen werden muß, auf dem die eigentliche Vorwärmplatte sitzt, die, insofern zutreffend, vorteilhaft leicht ausgewechselt werden kann. Noch aufwendiger wird das Ganze, wenn die Verarbeitung einer Packstoffbahn unter Sterilbedingungen einschließlich einer einleitenden Entkeimungsbehandlung erfolgen soll, da dann, sofern die Heizelemente bewegt werden müssen, Ein- bzw. Durchgriffe am den Sterilraum umschließenden Steriltunnel unvermeidbar sind.
Bezüglich der Verwendung von Infrarotstrahlern an einschlägigen Verpackungsmaschinen ist auch noch auf die DE-A-2 421 531 zu verweisen, wobei diese Maschine jedoch nicht unter Sterilbedingungen betrieben wird.

[0003] Ausgehend von diesem Sachverhalt liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtzung zur thermischen Vorbehandlung thermoplastisch verformbarer Packstoffbahnen unter Sterilbedingungen zu schaffen, mit denen nicht nur der maschinelle Aufwand ganz wesentlich reduzierbar ist, sondern die Packstoffbahn auch keinem Direktkontakt mit irgendwelchen Wärmeübertragungselementen unterliegt, verbunden mit der Maßgabe, den Querschnitt des Sterilraumes (in Durchlaufrichtung gesehen) zumindest im Bereich der Vorbehandlung so niedrig wie möglich bemessen zu können, dabei aber die Heizelemente trotz vorhandenem Steriltunnel problemlos zugänglich zu halten und die eingebrachte Energie so optimal wie möglich auszunutzen.

[0004] Diese Aufgabe ist, was das Verfahren betrifft, auf einfache Weise dadurch gelöst, daß die Packstoffbahn nach Einlauf in einen Sterilraum in diesem zunächst mit einem flüssigen Sterilmittelfilm beschichtet, der Sterilmittelfilm anschließend durch die Infrarotbestrahlung verdampft und danach eine Plastifizierung der Packstoffbahn ebenfalls durch Infrarotstrahlung bewirkt wird, wobei die Infrarotbestrahlung von außerhalb des Sterilraumes durch eine infrarotdurchlässige Trennwand hindurch auf die Packstoffbahn aufgebracht wird.

[0005] Vorteilhaft und bevorzugt wird dabei das den Sterilmittelfilm bildende Medium mit einer bereits im Bereich von dessen Verdampfungstemperatur liegenden Temperatur auf die Packstoffbahn aufgebracht, was unter Wirkung der aufgebrachten Infrarotbestrahlung zu einer beschleunigten Verdampfung des gebildeten Sterilmittelfilmes führt.

[0006] Die Vorrichtung bzw. die betreffende Verpackungsmaschine zur Durchführung des Verfahrens besteht dafür nach der Erfindung darin, daß hinter der Einlauföffnung des Sterilraumes über der Förderstrecke Elemente zur Aufbringung eines Sterilmittelfilmes auf die Packstoffbahn angeordnet sind und hinter deren Anordnungsbereich in der den Sterilraum nach oben begrenzenden Decke mindestens ein infrarotdurchlassiges Fenster und über diesem mit Flächenreflektoren versehene Infrarotstrahler als Heizeinrichtung angeordnet sind.

[0007] Statt eines infrarotdurchlässigen Fensters kann die Vorrichtung auch so ausgebildet werden, daß die Flächenreflektoren mit ihren Infrarotstrahlern in einem über dem Fenster angeordneten Kasten angeordnet sind, der sterildicht auf der Decke des Sterilraumes aufgesetzt und das Fenster einfach als Deckenausschnitt ausgebildet ist, d.h., die Verwendung von infrarotdurchlässigem Material für das Fenster ist in diesem Falle nicht erforderlich.

[0008] Eine vorteilhafte Weiterbilduung besteht ferner darin, daß zwischen der Förderstrecke und dem der Plastifizierung dienenden Infrarotstrahler eine Blende zur partiellen Bestrahlungsabdeckung der Packstoffbahn angeordnet ist, was noch näher erläutert wird.

[0009] Abgesehen von den genannten Vorteilen ergibt sich beim Ganzen auch noch der Vorteil der Energieeinsparung aufgrund der zwischenmediumsfreien (ohne beheizbare Vorwärmplatten) Direktbestrahlung der Packstoffbahn wie beim Gegenstand der vorerwähnten DE-A-24 21 531, wobei eine solche Direktbestrahlung zudem trägheitloser als die bisher üblichen Vorwärmplatten arbeitet. Die Möglichkeit der Anordnung und Verwendung von Infrarotstrahlern erfindungsgemäß außerhalb von Sterilräumen und den damit verbundenen Vorteilen war aber offenbar nicht erkannt worden.

[0010] Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung einschließlich der vorteilhaften Weiterbildungen werden nachfolgend an Hand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

[0011] Es zeigt schematisch

Fig.1

die Anordnung von Infrarotstrahlern über der Packstoffbahnförderstrecke;

Fig.2

in Seitenansicht eine sogenannte FFS- Verpackungsmaschine für die Sterilbehandlung einer Packstoffbahn;

Fig.3

in Draufsicht den Sterilraum bzw. Steriltunnel der FFS-Machine gemäß Fig.2;

Fig.4A,B

Schnitte durch den Steriltunnel längs der Linien I-I und II-II in Fig.3;

Fig.5

eine Teildraufsicht auf eine Packstoffbahnblende und

Fig.6

eine besondere Ausführungsform .

[0012] Abgesehen von Fig.1, die die Anordnung von Infrarotstrahlern 3' mit einem Flächenreflektor 4 über der Packstoffbahn PB bzw. der Förderstrecke 2 und deren Bestrahlungserfassung über die ganze Breite veranschaulicht, wird nachfolgend auf eine steril arbeitende, sogenannte FFS-Verpackungsmaschine Bezug genommen, wobei das Kürzel FFS für Formen, Füllen und Schließen steht.

[0013] Solche Maschinen sind hinlänglich bekannt, wobei die Förderstrecke 2 als Sterilraum 5 ausgebildet ist, und zwar, wie bspw. dargestellt, in Form eines Steriltunnels 5', der sich, mit einer entsprechenden Sterilluftversorgung 20 versehen, von der Einlauföffnung 6 bis zur Formstation 1 (Tiefziehstation) und hinter dieser, was nicht mehr dargestellt ist, bis zur Albdeckstation erstreckt, vor der sich noch die Füllstation befindet.
Von unmittelbarem Interesse ist für den vorliegenden Fall nur der Bereich der Vorrichtung bzw. der Maschine vor der Formstation 1.

[0014] Für diesen Bereich und für die Sterilbehandlung ist nun wesentlich, daß hinter der Einlauföffnung 6 des Sterilraumes 5 über der Förderstrecke 2 Elemente 7 zur Aufbringung eines Sterilmittelfilmes angeordnet sind und hinter deren Anordnungsbereich in der den Sterilraum 5 nach oben begrenzenden Decke 8 des Steriltunnels 5' mindestens ein infrarotdurchlässiges Fenster 9, über dem mit Flächenreflektoren 4 versehene Infrarotstrahler 3' als Heizeinrichtung 3 angeordnet sind.

[0015] Bei diesen Elementen 7 zur Aufbringung eines Sterilmittelfilmes handelt es sich bspw. um eine sich über die ganze Breite der Förderstrecke 2 bzw. der Packstoffbahn PB erstreckende Düse bzw. um mehrere Einzeldüsen, mit denen bspw. ein dünner Wasserfilm aufgesprüht wird, der dann anschließend durch die nachfolgende Infrarotbestrahlung der Strahler 3' unter Keimabtötung erhitzt und verdampft wird.
Vorzugsweise wird das aufzubringende Sterilmittel schon mit erhöhter Temperatur aufgebracht, um möglichst kurzen Taktzeiten besser genügen zu können, in denen ja auch die Nachbeheizung durch die Infrarotstrahler 3' erfolgen muß.

[0016] Die für die Verformung notwendige Plastifizierung der Packstoffbahn PB erfolgt dann ebenfalls durch nachgeschaltete Infrarotstrahler 3', die wie auch die Strahler 3' für die Keimabtötung außerhalb des bzw. unmittelbar über den Fenstern 9 in der Decke 8 des Steriltunnels 5' angeordnet sind, der in bekannter Weise unter leichtem Überdruck gehalten wird, um einen etwaigen Keimzutritt von außen zu verhindern, wodurch aber auch gleichzeitig das verdampfte und gegf. keimbelastete Sterilmittel nach außen abströmen kann, was durch eine entsprechende Randgestaltung des Steriltunnels 5' ermöglicht wird, die in der in Fig.4B dargestellten Ausführungsform an sich bekannt ist und insoweit keiner näheren Erläuterung bedarf.

[0017] Die kontaktlose aber direkte Wärmeübertragung auf die Packstoffbahn PB läßt eine vorteilhafte Weiterbildung dahingehend zu, daß zwischen der Förderstrecke 2 und dem der Plastifizierung dienenden Infrarotstrahler 3' eine Blende 10 zur partiellen Bestrahlungsabdeckung der Packstoffbahn PB angeordnet ist. Eine solche, mit geeigneten Mitteln temperierbar ausgebildete Blende 10 ist in Draufsicht in Fig.5 dargestellt. Deren Anordnung in geringer Distanz über der Förderstrecke 2 bzw. der durchlaufenden Packstoffbahn PB führt dazu, daß die Infrarotstrahlung nur die Durchbrüche 10' der Blende 10 passieren kann, und dadurch nur die darunter befindlichen Bereiche der Packstoffbahn plastifiziert werden, die dann anschließend in der Formstation 1 tatsächlich zu verformen sind, d.h., die Rasteranordnung der Durchbrüche 10' entspricht dem Raster, mit dem bspw. Becher in die Packstoffbahn nach der Vorwärmung eingeformt werden.

[0018] Als noch günstiger und wirkungsgenauer hat sich in diesem Zusammenhang eine Anordnung solcher Blenden derart erwiesen, daß unterhalb der der Plastifizierung dienenden Infrarotstrahler 3' und unter der Förderstrecke 2 mit Durchbrüchen 12' versehene und kühlbare Blenden 12 angeordnet sind. Die Bezugszeichen 12,12' für diese Blenden mit ihren Durchbrüchen sind in Klammern in Fig.5 mit angegeben. Diese Blenden 12 dienen dabei gleichzeitig als Unterstützungsfläche für die getaktet geförderte Packstoffbahn PB, wobei sich gezeigt hat, daß sich dadurch eine gezieltere und genauere Plastifizierung der nachfolgend zu verformenden Bereiche an der Packstoffbahn ergibt.

[0019] Nicht besonders dargestellt ist die problemlos mögliche Distanzverstellbarkeit der Reflektoren 4 mit ihren Infrarotstrahlern 3' in Bezug auf die Förderstrecke 2. Problemlos ist diese Distanzverstellbarkeit deshalb, weil die Infrarotstrahler 3' außerhalb des Steriltunnels 5' angeordnet sind.

[0020] Bei den Fenstern 9 kann es sich um infrarotdurchlässiges Material handeln, es ist aber, wie in Fig.6 dargestellt, auch möglich, diese Fenster 9 einfach als Ausschnitte 9' in der Decke 8 des Steriltunnels 5' auszubilden und das Ganze sterildicht mit einem Kasten 11 abzudecken. Ein solcher Kasten 11 kann bei entsprechender Ausbildung der Sterilabdichtung gegenüber der Decke 8 des Steriltunnels 5' insgesamt verstellbar sein, um auch in diesem Falle der Distanzverstellbarkeit der Infrarotstrahler genügen zu können.

Ansprüche

1. Verfahren zur thermischen Vorbehandlung thermoplastisch verformbaren Packstoffbahnmaterials vor seiner Verformung, wofür die längs einer Förderweges geförderte Packstoffbahn einer Wärmebeaufschlagung ausgesetzt und dabei die Vorwärmung der Packstoffbahn vor der Warmverformung kontaktlos durch längs des Förderweges aufgestrahlte und flächig reflektierte Infrarotbestrahlung bewirkt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Packstoffbahn nach Einlauf in einen Sterilraum in diesem zunächst mit einem flüssigen Sterilmittelfilm beschichtet, der Sterilmittelfilm anschließend durch die Infrarotbestrahlung verdampft und danach eine Plastifizierung der Packstoffbahn ebenfalls durch Infrarotstrahlung bewirkt wird, wobei die Infrarotbestrahlung von außerhalb des Sterilraumes durch eine infrarotdurchlässige Trennwand hindurch auf die Packstoffbahn aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das den Sterilmittelfilm bildende Medium mit einer im Bereich von dessen Verdampfungstemperatur liegenden Temperatur auf die Packstoffbahn aufgebracht wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einer zu einer Warm-Formstation (1) führenden, als unter leichtem Überdruck gehaltener Sterilraum (5) ausgebildeten Förderstrecke(2), längs der vor der Formstation (1) Infrarot-Heizeinrichtungen (3) für die Bestrahlung der Packstoffbahn (PB) angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß hinter der Einlauföffnung (6) des Sterilraumes (5) über der Förderstrecke (2) Elemente (7) zur Aufbringung eines Sterilmittelfilmes angeordnet sind und hinter deren Anordnungsbereich in der den Sterilraum (5) nach oben begrenzenden Decke (8) mindestens ein infrarotdurchlässiges Fenster (9) und über diesem mit Flächenreflektoren (4) Versehene Infrarotstrahler (3') als Heizeinrichtung angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Flächenreflektoren (4) mit ihren Infrarotstrahlern (3') in einem über dem Fenster (9) angeordneten Kasten (11) angeordnet sind, der sterildicht auf der Decke (8) aufgesetzt und das Fenster (9) als Deckenausschnitt ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Infrarotstrahler (3') mit ihren Flächenreflektoren (4) distanzeinstellbar zur Packstoffbahn (PB) bzw. zur Förderstrecke (2) ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der Förderstrecke (2) und den der Plastifizierung dienenden Intrarotstrahlern (3') mit Durchbrechungen (10') versehene Blenden (10) zur partiellen Bestrahlungsabdeckung der Packstoffbahn (PB) angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß unterhalb der der Plastifizierung dienenden Infrarotstrahler (3') und unter der Förderstrecke (2) mit Durchbrüchen (12') versehene und kühlbare Blenden (12) angeordnet sind.

Zeichnung