Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorheizung, ein Siegel- oder ein Formwerkzeug einer Verpackungsmaschine mit einem Heizelement zur Heizung des Verpackungsmaterials, insbesondere einer Monokunststofffolie, mit einer Vielzahl von keramischen Heiz-Modulen. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung die Verpackungsmaschine selbst sowie ein Verfahren zum Aufheizen einer Materialbahn bzw. zum Herstellen einer Verpackungsmulde.

Heizelemente sind aus dem Stand der Technik bekannt und sind Teil einer Verpackungsmaschine. Bei diesen Verpackungsmaschinen wird in eine plane Materialbahn, beispielsweise eine Folienbahn, eine Mulde durch Tiefziehen eingeformt. Dafür muss die Materialbahn vor dem Tiefziehen mit einem Heizelement erwärmt werden. Insbesondere bei Monofolien, die aus einem einzigen Material bestehen, muss das Erwärmen schnell und gleichmäßig erfolgen, eine für das gewünschte Formergebnis minimal zulässige Temperatur darf nicht unterschritten und eine maximal zulässige Temperatur darf nicht überschritten werden, wobei der Unterschied zwischen minimal und maximal zulässiger Temperatur sehr klein ist, also ein nur kleines Temperaturfenster besteht. Gleichzeitig muss das Aufwärmen schnell erfolgen, um eine genügende Taktleistung zur Verfügung stellen zu können. Diesen Anforderungen werden herkömmliche Heizelemente nicht oder nur unzureichend gerecht.

Es war deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorheizung, ein Siegel- oder ein Formwerkzeug und eine Verpackungsmaschine und ein Verfahren zum Aufheizen einer Materialbahn bzw. zur Herstellung einer Verpackungsmulde zur Verfügung zu stellen, die die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweisen.

Gelöst wird die Aufgabe durch eine Vorheizung, ein Siegel- oder ein Formwerkzeug einer Verpackungsmaschine mit einem Heizelement zur Heizung des Verpackungsmaterials, insbesondere einer Monokunststofffolie, mit einer Vielzahl von keramischen Heiz-Modulen, bei dem die Module keine Abdeckung aufweisen.

Die zu diesem Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemachten Ausführungen gelten für die anderen Gegenstände gleichermaßen und umgekehrt. Merkmale dieses Gegenstands der vorliegenden Erfindung können in andere Gegenstände aufgenommen werden und umgekehrt.

Dieser Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorheizung, ein Siegel- oder ein Formwerkzeug mit einem Heizelement, das zum Erwärmen einer Materialbahn, insbesondere in einer Verpackungsmaschine eingesetzt wird. Vorzugsweise ist die Mate rial bahn beim Erwärmen stationär und liegt an dem Heizelement an. Dafür kann das Heizelement ein Mittel aufweisen, das den Kontakt zwischen der Materialbahn und dem Heizelement verbessert, das insbesondere so vorgesehen ist, dass die Materialbahn vollflächig an dem Heizelement anliegt. Vorzugsweise ist das Heizelement eine Platte, jedoch nicht notwendigerweise aber bevorzugt ein solches flaches zweidimensionales Objekt. Es kann aber auch gewölbt oder anders 3-dimensional geformt sein. Das Heizelement befindet sich vorzugsweise stromaufwärts von dem Formwerkzeug, bezogen auf die Transportrichtung der Materialbahn, beispielsweise als sogenannte Vorheizung oder als sogenannte Sandwichheizung und/oder in dem Siegelwerkzeug. Alternativ oder zusätzlich ist das Heizelement in das Formwerkzeug integriert, beispielsweise als sogenannte Deckelheizung. Das Heizelement kann direkt mit einem Träger, der Teil der Verpackungsmaschine, insbesondere Teil der Formstation und hier insbesondere Teil des Oberwerkzeugs ist, verbunden sein, oder integrativer Bestandteil des Trägers sein. Dieser Träger kann vertikal bewegbar vorgesehen sein, so dass er in Richtung der Materialbahn und davon weg bewegbar ist. Vorzugsweise ist zwischen dem Heizelement und dem Träger eine Wärmeisolierung vorgesehen.

Das Heizelement, das mit elektrischer Energie betrieben wird, erwärmt die Materialbahn vorzugsweise von einer Seite, beispielsweise von oben wie in einer Deckelheizung oder von unten wie in einer sogenannten „Vorheizung von unten“, oder von beiden Seiten, beispielsweise von oben und unten wie in einer Sandwichheizung als sogenannte „Vorheizung von oben und unten“, insbesondere wenn der Energieeintrag in die Materialbahn noch schneller erfolgen soll.

Das Heizelement weist eine Vielzahl von keramischen Heiz-Modulen auf. Vorzugsweise verfügt jedes Modul über mehrere, insbesondere diskrete, Heizmittel, beispielsweise 5 - 50, vorzugsweise 51 - 100, noch mehr bevorzugt 101 - >1000 Heizmittel, insbesondere Pixel. Derartige Heizmittel sind beispielsweise ein oder mehrere Leiterplatten. Jedes Heizmittel/Pixel kann unterschiedlich mit elektrischer Energie beaufschlagt werden, um unterschiedliche Ist-Temperaturen , beispielsweise pro Heizmittel/Pixel zu erzielen und/oder mit unterschiedlichen Ist- und/oder Sollwerten geregelt/gesteuert werden. Die Heizmittel können gemäß einem bestimmten Muster auf dem Modul vorgesehen sein. Vorzugsweise sind sie äquidistant vorgesehen. Die Module eines Heizelementes können sich in Form und/oder Größe und/oder Heizleistung voneinander unterscheiden. Das Modul kann auch aus einer Vielzahl von Pixeln bestehen, die individuell und/oder gruppenweise ansteuerbar sind. Diese Pixel können in einem bestimmten Muster in einem Modul angeordnet sein. Die Pixel sind vorzugsweise äquidistant über das Heizelement verteilt. Vorzugsweise sind eine bestimmte Anzahl von Pixeln auf einer Leiterplatte angeordnet, wobei das Heizelement eine Vielzahl solcher Leiterplatten aufweisen kann. Die Pixel einer Leiterplatte können individuell oder als eine oder mehrere Gruppen angesteuert werden.

Auf der der zu heizenden Mate rial bahn zugewandten Seite des Heizelementes weist das Heizelement keine Abdeckung auf. Das Heizelement ist also im unmittelbaren Kontakt mit der Materialbahn. Zum Erwärmen liegt die Materialbahn direkt an den Heiz-Modulen des Heizelementes an.

Diese bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann den Vorteil haben, die in die Materialbahn einzubringende Heizenergie gezielt und mit den beispielsweise von Pixel zu Pixel vorgesehenen lokalen Unterschieden in die Materialbahn einzubringen, ohne dass es zu einem ungewollten Abfließen von Heizenergie in benachbarte Bereiche der Abdeckung und somit auch der Materialbahn kommen kann, wenn die Materialbahn dort beispielsweise kälter vorgesehen ist, wie es hingegen durch eine gut Wärme leitende Abdeckung passieren kann. Der Verzicht auf eine Abdeckung ermöglicht es selbst bei großen Termperaturgradienten zwischen Heizmitteln/Pixeln, die jeweilige Heizenergie gezielt in die Bereiche der Materialbahn einzubringen, in denen sie vorgesehen ist. Der Prinzip bedingte Abfluss von Heizenergie innerhalb der Materialbahn selbst wird durch schnelle Prozessschritte und auch deren schnelle Abfolge minimiert, beispielsweise wenn die Heizzeit kurz ist und ein anschließend vorgesehenes Formen unmittelbar nach dem Übertragen der gewünschten Heizenergie erfolgt. Der Fachmann versteht, dass das Heizelement alternativ mit einer Beschichtung versehen ist, insbesondere einer chemisch, thermisch oder durch Kleben aufgebrachten Beschichtung, um beispielsweise die Neigung zum Anhaften der Materialbahn am Heizelement zu eliminieren oder zumindest zu minimieren, wobei solch eine Beschichtung keine Abdeckung im Sinne der Erfindung ist, da sie im Vergleich zu einer Abdeckung dünn ist und/oder eine geringe Wärmekapazität aufweist oder keinen ausgeprägten Abfluss von Heizenergie in benachbarte Bereiche zulässt.

Die Energieübertragung zwischen der Materialbahn und dem Heizelement zur Erwärmung der Materialbahn erfolgt vorzugsweise durch Wärmeleitung. Vorzugsweise wird deshalb der Kontakt zwischen der Materialbahn und dem Heizelement verbessert, beispielsweise indem die Materialbahn an das Heizelement angesaugt wird. Der dafür benötigte Unterdrück kann durch Ausnehmungen in Heiz-Modulen des Heizelementes und/oder durch Spalte und/oder Ausnehmungen zwischen benachbarten Heiz-Modulen erfolgen. Vorzugsweise weist das Heizelement eine Steuerung/Regelung auf, mit der eine Solltemperatur und/oder ein Energieeintragswert für das jeweilige Modul oder einer Gruppe von Heiz-Modulen vorgegeben und geregelt/gesteuert werden können. Diese Steuerung/Regelung kann Teil der Steuerung/Regelung der Verpackungsmaschine oder eine separate Einheit sein.

Vorzugsweise steuert/regelt die Steuerung/Regelung die Module so, dass deren Ist- Temperatur und/oder deren Energieeintrag vor und/oder während des Erwärmens unterschiedlich ist, beispielsweise kann der Energieeintrag ab dem Moment des Kontakts zwischen den Heiz-Modulen und der zu beheizenden Materialbahn sprunghaft ansteigen.

Vorzugsweise weist jedes Modul oder eine Gruppe von Heiz-Modulen und/oder jedes Pixel einen Sensor auf, mit dem die Ist-Temperatur und/oder der Energieeintrag gemessen werden kann, beispielsweise anhand des ohmschen Widerstands des Heizelements oder anhand eines separaten Sensors. Diese Messung erfolgt vorzugsweise diskontinuierlich, alternativ kontinuierlich.

Vorzugsweise steuert/regelt die Steuerung/Regelung das/die Module(e) im Randbereich des Heizelementes mit einer höheren Solltemperatur und/oder einem höheren Energieeintrag als das/die Modul(e) im Zentralbereich des Heizelementes selbst.

Vorzugsweise ist die Materialbahn eine Monokunststofffolie bzw. Monofolie, d.h. eine Kunststofffolie, die aus mindestens einer Schicht und/oder einem einzigen Material oder zum überwiegenden Anteil aus einem einzigen Material, beispielsweis zu mindestens 95 Gew.-% aus einem Material und/oder einem Substanzgemisch aus einer Materialgruppe besteht und vorzugsweise als wiederverwertbar und/oder mittelgradig oder hochgradig recyclingfähig gilt; im Gegensatz zu Mehrschichtfolien oder Folien, die aus einem Substanzgemisch unterschiedlicher Materialgruppen bestehen, die als nicht oder höchstens geringgradig recyclingfähig gelten. Vorzugsweise ist das Material der Monofolie zu 100 Gew.-% oder zum überwiegenden Anteil, insbesondere zu mindestens 95 Gew.-% Polypropylen (PP), Polyethylen (PE) oder Polyethylenterephthalat (PET) oder amorphes Polyethylenterephthalat (A-PET) oder ein Substanzgemisch aus nur einer Materialgruppen, beispielsweise der Polyolefine, beispielsweise PP und PE. Beispielsweise kann eine Monofolie zu mindestens 95 Gew.-% aus mindestens einer PP-Schicht bestehen, die mit einer Siegel- oder Peelschicht aus PE verbunden ist. Vorzugsweise beträgt die Dicke der Monofolie 250 - 500 pm, besonders bevorzugt 290 - 310 pm. Vorzugsweise ist die Temperatur des Temperaturfensters 135 - 137 °C bzw. umfasst das Temperaturfenster einen Bereich von vorzugsweise 3 Kelvin. Vorzugsweise beträgt der Recyclinganteil des Materials der

Materialbahn, insbesondere bei A-PET nicht mehr als 20 - 50 Gew.-%

Vorzugsweise werden bei einer Dicke der Monofolie 250 - 500 pm 2,5 - 5 Sekunden, oder bei stärkerem Energieeintrag sogar nur 1 - 3 Sekunden benötigt, um die Materialbahn auf die gewünschte Temperatur zu bringen, bei der dann ein Tiefziehen mit einem Tiefziehergebnis, also beispielsweise guter Ausformung möglich ist.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist der Energietransfer pro Zeiteinheit von dem Heizelement zur Materialbahn während des Erwärmens zeitlich nicht konstant. Vorzugsweise wird innerhalb von 30% der Aufheizzeit mindestens 40, vorzugsweise mindestens 50, noch mehr bevorzugt mindestens 60% der Heizenergie auf die Materialbahn übertragen, die zum Erreichen der gewünschten Temperatur der Materialbahn benötigt wird.

Weiterhin bevorzugt ändert sich die Solltemperatur für mindestens ein, vorzugsweise mehrere, insbesondere alle Heizmittel/Pixel während eines Heizzyklus.

Alternativ oder zusätzlich kann das Heizsystem mit einem Niederspannungsnetz, beispielsweise 400V, oder insbesondere Kleinspannungsnetz, beispielsweise kleiner 50V betrieben werden, um kurzzeitig, sehr hohe elektrische Energiemengen zur Verfügung stellen zu können, die dann in Heizenergie umgewandelt wird.

Durch die erhöhte Solltemperatur und/oder die Booster-Funktion ist es möglich die Materialbahn schnell aufzuheizen. Dies hat sich für die Qualität der resultierenden tiefgezogenen Verpackungsmulde in Bezug auf Form, beispielsweise hinsichtlich ausgeprägter Konturen, Form- bzw. Maßhaltigkeit im Vergleich zur Form des Werkzeuges, Dickenverteilung beispielsweise innerhalb einer Verpackung und/oder eines ganzen Vorzugs, Transparenz und/oder Farbe als vorteilhaft herausgestellt.

Erfindungsgemäß ist das Heizelement aus einer Vielzahl von Heiz-Modulen aufgebaut, deren Oberfläche vorzugsweise teilweise rechteckig und teilweise quadratisch vorgesehen ist. Dadurch lassen sich die unterschiedlichsten Breiten von Materialbahnen, d.h. unterschiedliche Erstreckungen von Materialbahnen in Querrichtung zur Transportrichtung sehr effizient beheizen. In Längsrichtung können die Module alle dieselbe Länge aufweisen. Bevorzugt sind bei rechteckigen Heiz-Modulen Erstreckungen quer zur Transportrichtung der Materialbahn zwischen 10 - 70 mm, vorzugsweise 20 - 60 mm, noch mehr bevorzugt 25 - 55 mm. Unter Oberfläche soll die der Materi al bahn zugewandte Fläche des Moduls verstanden werden.

Vorzugsweise sind die Module mit einer quadratischen Oberfläche im Zentralbereich und die Module mit einer rechteckigen Oberfläche im Randbereich des Heizelementes vorgesehen.

Vorzugsweise ist zwischen zwei benachbarten Heiz-Modulen ein Spalt vorgesehen, der vorzugsweise abgedichtet ist, insbesondere mit einem elastischen Material. Der Spalt kann aber auch ganz oder zumindest teilweise offen sein, um beispielsweise einen Unterdrück zwischen dem Modul und der Materialbahn zu erzeugen.

Ein Heizelement, dass eine Vielzahl von keramischen Heiz-Modulen aufweist, ist vorzugsweise in einem, insbesondere dünnwandigen Gehäuse vorgesehen, das das Heizelement von unten und an den Seiten umfasst, nicht aber an der der Materialbahn zugewandten Seite, wobei vorzugsweise im Raum zwischen dem Heizelement und dem Gehäuse ein Unterdrück vorgesehen ist, der vorzugsweise auch durch Ausnehmungen in Heiz-Modulen des Heizelementes und/oder durch Spalte und/oder Ausnehmungen zwischen benachbarten Heiz-Modulen sowie zwischen dem Modul und der Materialbahn wirkt.

Die Aufgabe wird auch mit einer Verpackungsmaschine mit einer Formstation, die Mulden in eine Untermaterialbahn einformt, wobei ein Heizelement die Untermaterialbahn vorm und/oder beim Verformen erwärmt, und einer Siegelstation, die eine Obermaterialbahn mit der Untermaterialbahn verbindet und dafür ein Heizmittel aufweist, wobei sie ein Form- und/oder Siegelwerkzeug gemäß einem der voranstehenden Ansprüche aufweist.

Die zu diesem Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemachten Ausführungen gelten für die anderen Gegenstände gleichermaßen und umgekehrt. Merkmale dieses Gegenstands der vorliegenden Erfindung können in andere Gegenstände aufgenommen werden und umgekehrt.

Dieser Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft eine Verpackungsmaschine zur Herstellung einer Verpackung, bei der eine Untermaterialbahn, beispielsweise eine Kunststofffolie, insbesondere eine Monofolie oder eine Materialbahn, die insbesondere eine Karton-, Papier oder eine sonstige von Kunststoff verschiedene Schicht aufweist, von einer Vorratsrolle abgerollt und vorzugsweise intermittierend/taktweise entlang der Verpackungsmaschine in einer Transportebene transportiert wird. In einer Formstation wird diese Unterfolienbahn dann zunächst mittels eines Tiefziehwerkzeugs geformt werden, um beispielsweise eine Mulde und/oder eine Struktur, insbesondere eine Anti-rutsch-Struktur in die Untermaterialbahn zu formen. Die Formstation weist in der Regel ein Unter- und ein Oberwerkzeug auf, die zum Formen aufeinander zu und zum Weitertransport der Untermaterialbahn voneinander wegbewegt werden. Das Unterwerkzeug befindet sich dabei unterhalb und das Oberwerkzeug oberhalb der Transportebene der Untermaterialbahn. In der Regel werden in der erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine mehrere Verpackungen, die in einem sogenannten Format angeordnet sind, gleichzeitig bearbeitet und im Folgenden gleichzeitig entlang der Verpackungsmaschine transportiert. Vorm und/oder beim Tiefziehen wird die Untermaterialbahn mit einem Heizelement beheizt. Nachfolgend wird die Untermaterialbahn mit einem Verpackungsgut, insbesondere einem Lebensmittel, wie beispielsweise Wurst, Schinken oder Käse, alternativ beispielsweise auch Non-Food-Verpackungsgüter wie medizintechnische oder sonstige Produkte, belegt und in einem nächsten Schritt in einer Siegelstation mit einer Oberfolie verschlossen, wobei die Oberfolie in der Regel an die Unterfolienbahn gesiegelt wird. Dafür wird ein weiteres Heizelement eingesetzt, das die für die Siegelung benötigte Wärmeenergie zur Verfügung stellt. Anschließend wird die so fertiggestellte Verpackung vereinzelt, indem die Verpackung aus der Unter- und Obermaterialbahn ausgeschnitten wird, beispielsweise mit einem Quer- und Längsschneider. Der Längs- bzw. Querschneider kann auch als Konturstanze zur Verfügung gestellt werden. Die Obermaterialbahn wird ebenfalls von einer Vorratsrolle abgerollt und kann auch tiefgezogen werden, beispielsweise in einer Oberfolienformstation, nachdem sie vorzugsweise mit dem erfindungsgemäßen Heizelement erwärmt worden ist. Bezogen auf die Transportrichtung der jeweiligen Folienbahn befindet sich stromabwärts von wenigstens einer Vorratsrolle vorzugsweise ein Tänzer, der die Spannung in der jeweiligen Materialbahn zumindest im Wesentlichen konstant hält. Bei dem Tänzer kann es sich beispielsweise um einen Linear- oder einen Rotationstänzer handeln.

Vorzugsweise befindet sich das Heizelement, das die tiefzuziehende Materialbahn erwärmt stromaufwärts von dem/den Formwerkzeug(en) der Formstation und/oder in der Fomstation. Das Heizelement kann mit dem einem Werkzeug, beispielsweise dem Oberwerkzeug, und/oder dessen Rahmen fest verbunden sein und kann beispielsweise mit diesem gemeinsam vertikal bewegt werden.

Vorzugsweise ist der Abstand zwischen dem Formwerkzeug und dem stromaufwärtigen Heizelement und/oder dem Gehäuse möglichst gering, vorzugsweise wenige Millimeter, vorzugsweise 0,5 bis 1 mm, zum einen um Bauraum und Materialbahn zu sparen, zum anderen um ein Abkühlen der Materialbahn vor dem Formen zu verringern oder sogar zu eliminieren, insbesondere aber um die Materialbahn im direkt stromaufwärtig angrenzenden Formatbereich erwärmen zu können. Vorzugsweise ist ein Heizmittel/Pixel, dessen Längserstreckung parallel zur Quererstreckung des Heizelementes verläuft, unmittelbar benachbart zu der Formstation vorgesehen.

Vorzugsweise wird die tiefgezogene Materialbahn in der Formstation gekühlt. Besonders bevorzugt wird insbesondere die Ausformung (Matrize) gekühlt, besonders bevorzugt schnell gekühlt.

Die Aufgabe wird auch mit einem Verfahren zum Aufheizen einer Materialbahn oder zur Herstellung einer Verpackung aus einer Untermaterialbahn und einer Obermaterialbahn, mit dem erfindungsgemäßen oder bevorzugten Siegel- und/oder Formwerkzeug und/oder der erfindungsgemäßen oder bevorzugten Verpackungsmaschine gelöst, wobei die Untermaterialbahn und/oder die Obermaterialbahn beim Erwärmen in direkten Kontakt mit den keramischen Module gebracht wird.

Die zu diesem Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemachten Ausführungen gelten für die anderen Gegenstände gleichermaßen und umgekehrt. Merkmale dieses Gegenstands der vorliegenden Erfindung können in andere Gegenstände aufgenommen werden und umgekehrt.

Dieser Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufheizen einer Materialbahn, beispielsweise in einer Verpackungsmaschine, insbesondere in einer sogenannten „Form-Fill-Seal“-Verpackungsmaschine.

Bei der Materialbahn handelt es sich vorzugsweise um eine Kunststofffolie, insbesondere eine sogenannte Monofolie, die weiter oben detailliert offenbart wird.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist sichergestellt, dass die Materialbahn schnell und innerhalb eines engen Temperaturfensters gleichmäßig erhitzt wird.

Die Erwärmung der Materialbahn mittels des Heizelementes erfolgt vorzugsweise durch Strahlung und Wärmeleitung, insbesondere jedoch durch Wärmeleitung.

Vorzugsweise erfolgt der Energieeintrag zur Erwärmung der Materialbahn mittels eines Energieschubs, der einsetzt, sobald die Materialbahn die Module des Heizelementes berührt. Bei einem Energieschub im Sinne der Erfindung werden innerhalb von 30% der Aufheizzeit mindestens 40, vorzugsweise mindestens 50, noch mehr bevorzugt mindestens 60% der Heizenergie auf die Materialbahn übertragen. Die dafür benötigte Energiemenge kann durch eine erhöhte Energiemenge, die in dem Heizelement gespeichert ist und/oder durch einen elektronischen Booster zur Verfügung gestellt werden.

Der Booster wirkt vorzugsweise in einem und/oder zwei Zeitabschnitt(en) des Aufheizens der Materialbahn und vorzugsweise darin unterschiedlich. Im ersten Zeitabschnitt wird der Booster vorzugsweise zusammen bzw. mit Anliegen des Signals, das den Materialbahnvorzug einleitet oder startet, gestartet und endet vorzugsweise, wenn llnter- und Oberwerkzeug geschlossen sind, nachdem sie zuvor aufeinander zubewegt worden sind. Vorzugsweise in dem Zeitpunkt, in dem die Materialbahn das Heizelement berührt, startet der zweite Zeitabschnitt, der vorzugsweise am Ende der Beheizung der Materialbahn, beispielsweise wenn das Belüften startet und/oder sich die Materialbahn vom Heizelement ablöst, kurz bevor Unter- und Oberwerkzeug öffnen, endet.

Während des ersten Zeitabschnitts erhöht der Booster die Temperatur des Heizelements, beispielsweise von 100°C auf 135-137°C, was beispielsweise der kritischen Folientemperatur von PP-Folie entspricht, oder besonders bevorzugt mit etwas Wärmeüberhang sogar auf 138° oder 139°C. Der Wärmeüberhang über die kritische Folientemperatur hinaus wird realisiert, um möglichst schnell viel Energie in die Folie eintragen zu können, ohne dass die Folie dabei überhitzt wird. Der erste Zeitabschnitt dauert beispielsweise nur ca. 1 - 1,5 Sekunden.

Während des zweiten Zeitabschnitts gleicht der Booster den Wärmeabfluss durch die üblicherweise vor dem Kontakt nur mit Umgebungstemperatur beaufschlagte Materialbahn aus, die Energie vom erhitzten Heizelement entnimmt, so dass Energie auch in das Heizelement nachgeführt werden muss, damit die Zieltemperatur in der Materialbahn, von beispielsweise 135-137°C erreicht wird. Die Dauer des zweiten Zeitabschnitts ist insbesondere abhängig von der Dicke der Materialbahn, wobei als Richtwert pro 100 pm Dicke der Materialbahn eine Dauer von ca. 1 Sekunde anzusetzen ist, also bei 400 pm Dicke eine Dauer von ca. 4 Sekunden benötigt wird.

Weiterhin bevorzugt wird eine Materialbahn, insbesondere eine Monofolie, die eine maximal zulässige Erhitzungstemperatur aufweist, bei dem bevorzugten Verfahren so erwärmt, dass die Temperatur des Heizelements zumindest temporär und/oder lokal höher als die zulässige Erhitzungstemperatur der Materialbahn ist. Vorzugsweise ist die Temperatur mindestens eines Moduls des Heizelementes insbesondere vor der Berührung des Moduls und der Materialbahn über die maximal zulässige Temperatur der Materialbahn erhöht und wird bei der Berührung vorzugsweise abgesenkt, vorzugsweise unter die maximal zulässige Temperatur der Materialbahn zumindest temporär reduziert.

Vorzugsweise wird die Materialbahn beim und/oder nach dem Formen gekühlt.

Vorzugsweise weist die Formstation dafür gekühlte Tiefziehmulden auf; d.h. die Matrize, in die die Materialbahn hineingezogen und/oder hineingedrückt wird ist vorzugsweise gekühlt.

Vorzugsweise ist die Materialbahn eine Mono-PP- oder eine Mono-PE- oder eine A-PET- Folie. Vorzugsweise beträgt der Recyclinganteil der Folie < 40 Gew.-%, besonders bevorzugt < 100 Gew.-%. Der Recyclinganteil der Folie ist der Anteil, den die Folie als wiederverwertetes Material enthält.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren 1 bis 7 erläutert. Diese Erläuterungen sind lediglich beispielhaft und schränken den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht ein. Die Erläuterungen gelten für alle Gegenstände der vorliegenden Erfindung gleichermaßen.

Figur 1 zeigt schematisch die erfindungsgemäße Verpackungsmaschine.

Figur 2 zeigt ein Detail der Verpackungsmaschine

Figur 3 zeigt eine mögliche Konfiguration von keramischen Heiz-Modulen des

Heizelementes

Figuren 4 - 7 zeigen mögliche Breiten des Heizelementes relativ zu dem herzustellenden Format an Verpackungen.

Figur 1 zeigt die erfindungsgemäße Verpackungsmaschine 1, die eine Formstation 2, eine Füllstation 7 sowie eine Siegelstation 15 aufweist. Die Verpackungsmaschine kann eine sogenannter Thermoformer sein. Eine Untermaterialbahn 8, hier eine Kunststofffolie 8, insbesondere eine Monofolie aus PP, PE PET oder A-PET, wird von einer Vorratsrolle abgezogen und taktweise entlang der erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine von rechts nach links transportiert. Bei jedem Takt wird die Untermaterialbahn 8 um eine Formatlänge/Vorschublänge weitertransportiert. Dafür weist die Verpackungsmaschine zwei Transportmittel 26 (siehe Fig. 2), in dem vorliegenden Fall zwei Endlosketten, alternativ beispielsweise zwei Zahnriemen, auf, die rechts und links von der Untermaterialbahn 8 angeordnet sind. Sowohl am Anfang als auch am Ende der Verpackungsmaschine ist für jede Kette jeweils mindestens ein Zahnrad vorgesehen, um das die jeweilige Kette umgelenkt wird. Mindestens eines dieser Zahnräder ist angetrieben. Die Zahnräder im Eingangsbereich und/oder im Ausgangsbereich können miteinander, vorzugsweise durch eine starre Welle, verbunden sein. Jedes Transportmittel weist eine Vielzahl von Klemmmitteln/Greifern 22 auf, die die Untermaterialbahn 8 im Einlaufbereich klemmend ergreifen und die Bewegung des Transportmittels auf die Untermaterialbahn 8 übertragen. Im Auslaufbereich der Verpackungsmaschine wird die klemmende Verbindung zwischen dem Transportmittel und der Untermaterialbahn 8 wieder gelöst. Stromabwärts von dem Einlaufbereich und stromaufwärts von der Formstation 2 ist ein Heizelement vorgesehen, das die Untermaterialbahn 8 erwärmt, insbesondere wenn diese stillsteht. Das Heizelement ist eine sogenannte Vorheizung von unten 25 und/oder Vorheizung von oben 26. Die Formstation 2 weist ein Unterwerkzeug 4 und ein Oberwerkzeug 3 auf. Das Unterwerkzeug 4 kann, wie durch den Doppelpfeil angedeutet, auf- und ab-bewegt werden, wobei es zum Formen nach oben in Richtung der Untermaterialbahn 8 und zum Weitertransport der Untermaterialbahn 8 nach unten bewegt wird. In der angehobenen Stellung wird die Untermaterialbahn vorzugsweise zwischen den beiden Werkzeugen 3, 4 geklemmt. Das Unterwerkzeug 4 kann auf einem Hubtisch 5 angeordnet sein, der, wie durch den Doppelpfeil symbolisiert wird, vertikal verstellbar sein kann, um die oben beschriebene Bewegung des Unterwerkzeugs zu erzeugen. Im weiteren Verlauf der Verpackungsmaschine werden die hier angedeuteten in die Untermaterialbahn geformten Verpackungsmulden 6 oder die Untermaterialbahn 8 dann in der Füllstation 7 mit dem Verpackungsgut 16 belegt. In der sich daran anschließenden Siegelstation 15, die ebenfalls aus einem Oberwerkzeug 12 und einem gegebenenfalls vertikal verstellbaren Unterwerkzeug 11 besteht, wird eine Oberfolie 14 stoffschlüssig durch Siegeln an der Untermaterialbahn 8 befestigt. Dadurch wird die Bewegung der Untermaterialbahn 8 auf die Obermaterialbahn 14 übertragen. Auch in der Siegelstation werden das Oberwerkzeug und/oder wahlweise das Unterwerkzeug vor und nach jedem Folientransport abgesenkt bzw. angehoben. Auch die Oberfolie 14 kann in Transportmitteln geführt sein bzw. von Transportketten transportiert werden, wobei sich diese Transportmittel dann nur vor der Siegelstation und ggf. stromaufwärts erstrecken. Ansonsten gelten die Ausführungen, die zu den Transportmitteln der Unterfolie gemacht wurden. Alternativ kann das Transportmittel für die Unterfolie und/oder Oberfolie auch nur einseitig vorgesehen sein. Auch die Oberfolie kann mit einem Heizelement angewärmt und/oder tiefgezogen werden. Für das Siegeln ist als Unterwerkzeug 11 beispielweise ein Siegelrahmen vorgesehen, der pro Verpackungsmulde eine Öffnung aufweist, in die die gegebenenfalls vorhandene Verpackungsmulde beim Siegeln, d.h. bei der Aufwärtsbewegung des Untersiegelwerkzeugs, eintaucht. Zum Siegeln werden die Ober- und die Untermaterialbahn zwischen dem Ober- und dem Unterwerkzeug 12, 11 zusammengepresst und verbinden sich unter dem Einfluss von Wärme und Druck. Nach dem Siegeln werden die Werkzeuge 11, 12 wieder vertikal auseinanderbewegt. Zwischen der Vorratsrolle der Obermaterialbahn 14 und dem Siegelwerkzeug kann ein Tänzer, beispielsweise ein Rotationstänzer vorgesehen sein, der die Materialbahn 14 möglichst auf einer konstanten Spannung hält. Der Fachmann versteht, dass auch im Bereich der Untermaterialbahn 8 vorzugsweise ein Tänzer vorgesehen ist, vorzugsweise stromabwärts von der Vorratsrolle. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Tänzer um einen Lineartänzer. Vor und/oder beim Siegeln der Obermaterialbahn an die Untermaterialbahn erfolgt in jeder Verpackungsmulde vorzugsweise ein Gasaustausch. Dafür wird die in der Verpackungsmulde vorhandene Luft zunächst teilweise abgesaugt und/oder durch ein Austauschgas ersetzt. Dafür können im Bereich jedes Formats in die Untermaterialbahn 8 im Bereich der Transportketten Löcher in die Untermaterialbahn eingebracht werden, durch die die Luft zwischen den Materialbahnen 8, 14 abgesaugt und/oder das Austauschgas eingeblasen wird. Im weiteren Verlauf der Verpackungsmaschine werden die fertiggestellten Verpackungen vereinzelt, was z.B. mit dem Querschneider 18 und dem Längsschneider 17 erfolgt. Der Querschneider 18 ist in dem vorliegenden Fall ebenfalls mit einer Hubeinrichtung 9 anhebbar bzw. absenkbar. Gemäß einer anderen Ausführungsform weist das Siegelwerkzeug 11 , 12 eine Stanze auf, die die Unter- und die Obermaterialbahn vorm, beim und/oder nach dem Siegeln durchtrennt. Vorzugsweise werden bei jedem Takt mehrere Verpackungen gleichzeitig hergestellt, die in einem sogenannten Format als Matrix angeordnet sind.

Vorzugsweise wird die Untermaterialbahn in der Formstation und/oder stromaufwärts davon von einem Heizelement 19 erwärmt und/oder die Siegelstation weist ein Heizelement 19 aus.

Dieses Heizelement weist vorzugsweise eine Vielzahl von keramischen Heiz-Modulen auf, an denen die Materialbahn beim Erwärmen unmittelbar anliegt. Das Heizelement stellt die Wärmeenergie zur Verfügung, mit der die Materialbahn erwärmt wird. Das Heizelement kann plattenförmig vorgesehen sein. Eine Platte im Sinne der Erfindung ist nicht notwendigerweise jedoch bevorzugt ein flaches zweidimensionales Objekt. Sie kann auch gewölbt oder anders 3-dimensional geformt sein. Die zu erwärmende Materialbahn liegt vorzuweise vollflächig an dem Heizelement an.

Figur 2 zeigt eine Ansicht der Verpackungsmaschine quer zur Transportrichtung der Materialbahn 8, die eine Breite FB aufweist und hier mittels zweier Ketten 21 (nur eine dargestellt) entlang der Verpackungsmaschine transportiert wird. An der Kette sind Transportmittel/Klemmmittel 22 vorgesehen, die die Mate rial bahn bei deren Transport klemmend ergreifen. Die Transportmittel 22 sind in einem Abstand A zueinander vorgesehen. Die Materialbahn wir pro Randbereich in einer Breite F ergriffen. Dadurch ergibt sich eine nominelle Nutzbreite N der Materialbahn.

Das Werkzeug, das die Materialbahn bearbeitet, beispielsweise formt, weist eine Erstreckung W quer zur Transportrichtung der Materialbahn auf. Zwischen dem Werkzeug und dem Transportmittel 22 ist in der Regel eine Lücke L vorgesehen. Mit dem Werkzeug W kann eine Verpackung oder ein Format von Verpackungen mit einer Breite P, quer zur Transportrichtung der Materialbahn hergestellt werden.

Figur 3 stellt ein Heizelement 19 dar, das eine Vielzahl, hier sechs keramische Module 21 aufweist, die die Materialbahn 8, 14 (nicht dargestellt) erwärmen. Quer zur Transportrichtung T der Materialbahn sind in dem vorliegenden Fall drei Module und in Transportrichtung zwei Module 21 vorgesehen. Realiter werden es aber wesentlich mehr sein, was von der Größe der Module und der zu beheizenden Fläche abhängig ist, die von Anzahl und Größe der Verpackungen bzw. des Formats beeinflusst wird. Quer zur Transportrichtung sind in dem vorliegenden Fall zwei rechteckige Elemente im Randbereich und ein quadratisches im Zentralbereich zwischen den beiden Randelementen vorgesehen. Bezogen auf die Querrichtung weisen die Randmodule 21 (ganz oben und ganz unten) eine größere oder kleinere Quererstreckung BM auf als das Zentralmodul (Modul in der Mitte). Dadurch lässt sich die Gesamtbreite B der Module 21 an die Nutzbreite der Materialbahn anpassen. Parallel zur Transportrichtung kann die Länge LM aller Module gleich sein. Vorzugsweise ist B<N.

Figur 4 stellt eine mögliche Werkzeugbreite W und eine mögliche Heizelementbreite B relativ zu der Folienbreite dar. Vorzugsweise ist die Breite W des Werkzeugs und die Breite B der keramischen Module < die Nutzbreite N der Materialbahn. Die Breiten W, B sind hier der Einfachheit halber gleich dargestellt. Wahlweise ist jedoch B > W und/oder B < FB. Vorzugsweise ist W<=N. Bei B=W ist vorzugsweise B<=N.

Die Figuren 5 - 7 zeigen jeweils ein Format an Verpackungsmulden/Verpackungen 6, das mit einem Werkzeug 3, 4, 11 , 12 bearbeitet und/oder hergestellt werden kann. In dem vorliegenden Fall handelt es sich um ein in Figur 5 dargestelltes 4 x 4 Format, d.h vier Verpackungsmulden/Verpackungen in Quererstreckungsrichtung und vier Verpackungsmulden/Verpackungen in Transportrichtung T der Materialbahn 8, 14. Die vier Verpackungsmulden quer zur Transportrichtung ergeben die Nutzbreite P an Verpackungen. Vorzugsweise ist P<N. Eine Alternative ist P=N. Technisch möglich ist auch P>N. Bei der in Figur 6 dargestellten Variante ist P=W=B. Die Breite BM der Module wird so ausgewählt, dass sich in Summe B ergibt, wobei die Spalte zwischen den Heiz-Modulen vorzugsweise berücksichtigt werden.

Bei der in Figur 7 dargestellten Variante ist P<W. B kann gleich W sein oder vorzugsweise P entsprechen. Ansonsten wird auf die Ausführungen zu Figur 6 verwiesen.

Bezugszeichenliste:

1 Verpackungsmaschine

2 Formstation, Tiefziehstation

3 Oberwerkzeug der Tiefziehstation

4 Unterwerkzeug der Tiefziehstation

5 Hubtisch, Träger eines Werkzeugs der Siegel-, Tiefziehstation und/oder der Schneideinrichtung

6 Verpackungsmulde

7 Füllstation, Einlegestation

8 Materialbahn, Untermaterialbahn

9 Hubeinrichtung, Hub

10 Zentral be re ich des Heizelementes

11 Unterwerkzeug der Siegelstation

12 Oberwerkzeug der Siegelstation

13 Unterteil des Materialbahnklemmmittels

14 Obermaterialbahn, Deckelmaterialbahn

15 Siegelstation

16 Verpackungsgut

17 Längsschneider

18 Querschneider

19 Heizelement

20 Laufrichtung

21 Modul, Heiz-Modul, Keramisches Modul

22 Transportmittel, Greifer, Klemmmittel

23 Verschnitt

24 Transportmittel, Kette, Zahnriemen

25 Vorheizung von unten

26 Vorheizung von oben

A Abstand der Transportmittel, Nutzbreite der Folie zwischen den Transportmitteln

B Abmessung der Module quer zur Transportrichtung der Warenbahn, Nutzbreite der Heizung

F Folienergreifbreite

FB Folienbreite

L Lückenweite, Breite der Lücke zwischen dem Transportmittel 22 und dem Werkzeug / Unterwerkzeug / Oberwerkzeug N Nutzbreite der Folie, nominell

P Nutzbreite der Verpackung (Außenkante über alles)

T Transportrichtung der Materialbahn

W Nutzbreite des Werkzeugs / Unterwerkzeugs / Oberwerkzeugs

BM Abmessung Modul, Breite Modul

LM Abmessung Modul, Länge Modul

T Transportrichtung der Materialbahn