Vom Schraubverschluss zum Korken

Transkript

1 66 branche> Getränke Marktübersicht Flaschen-Verschließmaschinen Vom Schraubverschluss zum Korken von Prof. Joachim Hennig und Gerd Künzel* Flaschen-Verschließmaschinen werden für eine Vielzahl von Flaschenformen, Behältergrößen und -werkstoffen in den unterschiedlichsten Einsatzgebieten angeboten. In der DIN 8740, Teil 3 ( Begriffe für Verpackungsmaschinen; Verschließmaschinen ) werden sie als Maschinen definiert, die nach dem Füllvorgang Packmittel verschließen sowie gegebenenfalls den Verschluss sichern. Zur Auswahl steht eine breite Auswahl an Verschlüssen unterschiedlichster Materialien. (Foto: Krones AG) > Die Flaschen-Verschließmaschinen werden nach technischen Gesichtspunkten nach der Herstellungsart des Verschlusses eingeteilt bzw. entsprechend den für die Getränkeabfüllung vorzugsweise eingesetzten Verschließmitteln bezeichnet als: Schraub(verschluss)-Verschließmaschinen, Kronenkork-Verschließmaschinen, Anroll-Verschließmaschinen (z. B. Pilferproof-Verschließmaschinen), Naturkork-Verschließmaschinen und Bügelverschluss-Verschließmaschinen. In Übereinstimmung mit dem branchenüblichen Sprachgebrauch werden diese Maschinen nachfolgend in der Marktübersicht als Schraubverschließer, Kronenkork-Verschließer, Anroll-Verschließer (z. B. Pilferproof-Verschließer), Naturkork-Verschließer oder Bügelverschließer bezeichnet. Vielseitige Schraubverschließer Schraubverschließer sind vielfältig für in Flaschen abgefüllte gashaltige Getränke wie Mineralwasser, Limonaden und stillen Getränken wie beispielsweise Fruchtsäften und Nektaren einsetzbar, für Kalt- und Heißfüllung, für Mehrweg- PET-Flaschen oder Einweg-Glas-Flaschen. Der Vorteil der Schraubverschlüsse besteht neben der Fälschungssicherung durch ein Sicherungsband vor allem im einfachen Öffnen und in der Wiederverschließbarkeit der Flaschen. Schraubdeckel mit Innengewinde Schraubdeckel mit einem vorgefertigten Innengewinde verschließen das Packmittel formschlüssig durch Drehen. Voraussetzung ist, dass der Verschluss und das Mundstück in Form und Abmessung entsprechende Gewinde aufweisen und der Verschluss mit einer Dichtung (z. B. Dichtscheibe aus Kunststoff, Pappe oder Kork bzw. Dichtungsring aus Kunststoff oder Gummi) ausgestattet ist. Schraubverschlüsse werden vorrangig aus Stahl, Aluminium oder Kunststoff hergestellt. Einteilige oder mehrteilige (mit eingelegter, eingeklebter oder eingespritzter Dichtscheibe) Kunststoff-Schraubverschlüsse bestehen aus: PE oder PP. Sie sind beim Verschließen gewindeschonend und schützen die Flaschenmündung beim Transport. Zum Schutz der Packung vor unbefugtem Öffnen kann der Schraubverschluss mit einem Sicherungsband als Verschlusssicherung ausgestattet sein. Bei den Flaschen-Verschließmaschinen werden die zu verschließenden Behälter in der Regel aus Gründen der Produkt - sicherheit von einer vorgeschalteten Flaschen-Füllmaschine direkt übernommen und der Antrieb der Verschließmaschine erfolgt durch den Füllerantrieb. Dies realisiert man insbesondere im hohen Leistungsbereich durch die sog. Monoblock- * Prof. Dr.-Ing. habil Joachim Hennig ist Institutsleiter, Dipl.-Ing. Gerd Künzel ist Mitarbeiter des IKA Institut für Konstruktionstechnik und Anlagengestaltung, Dresden, info@ika-dresden.de +++ Ausführlich im Internet Ausführlich im Internet

2 Getränke <branche 67 Online-Datenbankrecherche Eine ausführliche Marktübersicht finden Sie in Form einer Datenbank zum genauen Recherchieren unter Dort sind noch weitere Maschinenparameter abgebildet. Für Abonnenten ist die Recherche in diesen Datenbanken kostenlos. Sie müssen sich lediglich einmal im Portal de registrieren (kostenlos) und als Abonnent der neue-verpackung frei schalten lassen. Für alle anderen ist die Nutzung der Datenbank kostenpflichtig. Die Abrechnung erfolgt dabei über Firstgate. Ausführung. Im Grundsatz ist der Aufbau aller Verschließmaschinen ähnlich mit Flaschentisch, rundlaufenden Verschließer-Oberteil, Verschlusszuführung und Sortierung sowie einer Ansteuerung der Verschließelemente. Die Vereinzelung und Zuführung der Schraubverschlüsse kann durch einen Vibrator, eine Drehscheibe oder über ein Sortierwerk erfolgen. Über die Verschlussrinne werden die Schraubverschlüsse lagerichtig vereinzelt dem Verschließer von oben zugeführt. Der Verschluss wird von der Aufnahmevorrichtung übernommen und im Verschließkopf fixiert. Da die Schraubdeckel bereits mit einem Schraubgewinde versehen sind, werden Verschließköpfe eingesetzt, die mit definierten Drehmomenten und Kopfdrücken die Verschlüsse auf die Flaschenmündungen schrauben. Im Verschließkopf wird der Verschluss durch Federdruck auf die Flasche gedrückt und der Schraubvorgang beginnt. Glasflaschen werden dabei in der Maschine von einem Spannriemen und einem Zentralstern gegen Verdrehen gesichert. PET-Flaschen werden durch eingeklebte Spikes in den Halsunterstützungsringen am Tragring fest gehalten und gegen Verdrehen gesichert. Die auf diese Weise fest in der Maschine arretierten Glas- oder PET-Flaschen werden mit einem konstanten Drehmoment und Drehwinkel verschlossen. Sobald der Verschluss sein vorgeschriebenes Aufdrehmoment erreicht, rutscht die Hysteresekupplung des Verschließkopfes durch und der Verschließvorgang wird beendet. Mit dieser Kupplung wird bei allen Verschließkopfdrehzahlen ein annähernd gleiches Drehmoment erreicht. Mit Hysteresekupplung ausgestattete Verschließköpfe sind die kostengünstige Ausführung für Standardanwendungen. Sie sind umstellbar auf andere Drehmomente durch manuelle Veränderung der Stellschrauben und werden angewendet für Einsatzfälle mit wenigen Verschlussvarianten. Zur Dokumentation der Aufdrehwerte sind Laborkontrollen erforderlich. Mit einem Servomotor angetriebene Verschlussköpfe realisieren ein exaktes Verschließmoment, das außerhalb des Verschließers bestimmt und kontrolliert werden kann. Dieser Antrieb gewährleistet ein optimales Aufsetzen mehrgängiger Verschlüsse, ein schnelles und hygienisch sicheres Umstellen der Anzugsdrehmomente bei Verschlusswechsel ohne Eingriff in die Maschine und verwirklicht unterschiedlicher Drehgeschwindigkeiten der Verschließköpfe bei Verschlüssen mit verschiedenen Gewindesteigungen. Mit einer optional angebotenen Drehzahlüberwachung kann der korrekte Verschließvorgang durch eine Schrägsitzkontrolle kontrolliert werden. Auf dem Markt werden Schraubverschließer für Kunststoff-Schraubverschlüsse mit einer Ausbringung von bis zu Flaschen/h oder maximal Flaschen/h pro Verschlusskopf angeboten. Auf dem Markt gibt es auch sog. aseptische Schraubverschließer für Glasflaschen und PET-Flaschen, die sich Kunststoff-Schraubverschlüsse. (Foto: KHS Maschinen- und Anlagenbau AG) Verschließstation für PET-Flaschen. (Foto: KHS Maschinen- und Anlagenbau AG) durch folgende Merkmale auszeichnen: Aufbau der Maschine komplett aus Edelstahl mit Führungen und Antriebselementen weitgehend aus Kunststoff und der Verschließkonus mit Federpaket und Auswerfereinrichtung sind die einzige Baugruppe oberhalb der Flaschenmündung. Kronenkork-Verschließer Kronenkork-Verschließer kommen überwiegend für das Verschließen von mit stillen und gashaltigen Flüssigkeiten gefüllten Glasflaschen zum Einsatz. Für Bier in Glasflaschen sind die Kronenkorken die am häufigsten verwendeten Verschlüsse. Der Nachteil des Kronenkorken besteht darin, dass ein zusätzliches Öffnungsmittel notwendig und der Verschluss nicht wiederverschließbar ist. +++ Ausführlich im Internet Ausführlich im Internet

3 68 branche> Getränke Verschließmaschine für Kunststoff-Schraubverschlüsse. (Foto: Krones AG) Funktionsprinzip einer Verschließmaschine für Anrollverschlüsse. (Abb.: Krones AG) Kronenkorken Die Kronenverschlüsse gehören zu den Ein- oder Aufdrückverschlüssen. Sie bestehen aus lackiertem und bedrucktem Feinstblech oder Aluminium, besitzen einen Zackenrand (21 Zacken) und eine Dichtungseinlage vorzugsweise aus geschäumten PVC oder aus Gemischen von PE und PP. Die Form und der Innendurchmesser entsprechen dem Mundstück der zu verschließenden Flasche. In der Getränkeindustrie hat sich im branchenüblichen Sprachgebrauch der Begriff Kronenkork durchgesetzt. Die Kronenkorken werden aus einem Vorratsbehälter in ein Sortierwerk geleitet, dort erfolgen die Ausrichtung und die Weiterleitung in die Wenderöhre, die die Drehung eines falsch ausgerichteten Verschlusses bewirkt. Anschließend werden die Kronenkorken hintereinander liegend über eine Zuführrinne an die Übergabe geleitet und schließlich auf die Flaschenmündung gesetzt. Die Übergabe der Kronenkorken erfolgt entweder pneumatisch mittels Druckluft oder magnetisch. Beim Verschließvorgang wird das Verschließorgan durch eine Kurvenbahn so weit nach unten auf die Flasche gesenkt, bis der Kronenkork auf der Flaschenmündung aufliegt. Dann drückt eine Feder den Verschluss an die Flasche an und der Verschlusskonus senkt sich nach unten. Im Verschließelement wird der Kronenkork formschlüssig mit der Wulst an der Mundstückaußenseite der Flasche verbunden. Die flexible Dichtungseinlage wird dabei gleichzeitig auf die Oberseite des Mundstücks gepresst und sorgt für einen gasdichten Verschluss. Gesteuert durch die Hubkurve bewegt sich danach das Verschließelement wieder nach oben. Auf dem Markt werden Kronenkork- Verschließer mit 4 bis 36 Verschließelementen für eine Ausbringung von bis zu bis zu Flaschen/h oder maximal Flaschen/h pro Verschließelement angeboten. Anroll-Verschließer Zum Verschließen von Flaschen mit stillen und gashaltigen, bzw. alkoholhaltigen und alkoholfreien Getränken (Mineralwasser, Limonaden ) wird eine breite Palette von Anroll-Verschließern angeboten. Diese Verschließer werden ausschließlich für Glasflaschen mit Gewinde eingesetzt. Mit entsprechenden Wechselteilen ausgestattet verarbeiten die Verschließer sog. Pilferproof- oder Strelcap-Verschlüsse. Die vorzugsweise für das Verpacken von Spirituosen eingesetzten Pilferproof-Verschlüsse (diebstahlsicherer Verschluss), besitzen eine geritzte Sollbruchstelle, die beim Öffnen zerstört werden muss. Anroll-Verschlüsse sind üblicherweise wiederverschließbar. Anrollverschlüsse Anrollverschlüsse sind vorgefertigte Verschließkappen vorzugsweise aus formbarem Aluminium mit einem Dichtring. Man unterscheidet so genannte Pilferproof-, Bördel- oder Roll-on-Verschlüsse. Je nach Anforderung können sie innen mit PVC-haltigen oder -freien Dichtungseinlagen und außen mit mehrfarbigem Werbeaufdruck produziert werden. Die Anroll-Verschlüsse sind für Pasteurisation, Kalt- oder Heißabfüllung geeignet.

4 70 Bügelverschließmaschinen haben einen relativ komplizierten Aufbau. Die gefüllbranche> Getränke Nach dem lagerichtigen Sortieren der Verschlüsse im Schrägsortierwerk bzw. im Lochscheibenwek werden diese über eine offene Rinne dem Verschließer zugeführt. Ein sog. Abschleppschuh positioniert die Verschlüsse direkt auf der Flasche. Anroll-Verschlüsse erhalten ihre endgültige Gewindeform während des Verschließvorganges im Verschließkopf. Zwei Gewinde- und zwei Bördelrollen pressen den Verschluss an den Hals einer formstabilen Flasche, dabei nimmt er die Gewindeform an. Ein Sicherheitsplunger (Plunger heißt Auswerfer) verhindert den Kontakt zwischen den Rollen und der Flaschenmündung bei fehlendem Verschluss. Je nach Verschlusstyp wird zum Anpressen oder Verformen der Dichtung auf die Flasche ein fester oder ein Tiefziehplunger verwendet. Danach wird über bewegliche Arme das Gewinde ausgerollt und gegebenenfalls das Sicherungsband umgebördelt. Nach dem Anrollvorgang wird der Verschließkopf über die Hubkurve angehoben und Grundaufbau eines Kronenkork-Verschließers. (Abb.: KHS Maschinen- und Anlagenbau AG) die Gewinde- und Bördelrollen werden vom Verschluss weggesteuert. Auf dem Markt werden Anroll-Verschließer mit 4 bis 36 Verschließelementen für eine Ausbringung von bis zu bis zu Flaschen/h bei bis Flaschen/h pro Verschließorgan angeboten. Naturkork-Verschließer Naturkork-Verschließer werden vorzugsweise für das Verschließen von Weinund Sekt-Flaschen, aber auch für Spirituosen-Flaschen eingesetzt. Stopfen Stopfen sind zylindrische oder kegelförmige Verschließmittel aus Naturkork oder Kunststoff. Durch den größeren Durchmesser des Stopfens und die Elastizität der Werkstoffe (Kork, Kunststoff oder Gummi) entsteht ein Reibschluss an der Innenwand der Flaschenöffnung. Verarbeitet werden z. B. Natur-, Pressund Synthetikkorken (z. B. aus Polyurethan) mit Durchmessern von 19 bis 26 mm und Längen von 35 bis 50 mm. Für gashaltige Flüssigkeiten müssen die Stopfen z. B. durch Drahtbügel gesichert werden. So genannte Griffkorken sind in einigen Bereichen der Spirituosenabfüllung im Einsatz. Im drehenden Vorratsbehälter auf dem Verschließeroberteil werden die Korken bevorratet. Von dort werden die Korken in die durchsichtigen Fallrohre vereinzelt und nach unten zur Korkenübergabe transportiert. Einschubelemente übergeben den Korken in das sog. Korkschloss. Das Korkschloss befindet sich über der an die Zentrierglocke angepressten Flasche. Das Korkschloss arbeitet nach dem Prinzip einer Irisblende. Die vier Backen pressen den Kork gleichmäßig und ohne Quetschfalten zusammen. Dabei wird der Durchmesser des Korkens von ca. 22 bis 24 mm auf 15,8 mm zusammengepresst und von oben durch einen Verschließstempel aus dem Korkschloss in die Flaschenmündung gestoßen. Abhängig von der Korkelastizität, den Abmessungen, aber auch von der Oberflächenbeschaffenheit der Korken und der Einstoßgeschwindigkeit entsteht dabei durch die Kolbenwirkung der Korken, durch Kompression der Luft in den Mündungen, der sog. Verschließdruck. Dieser Druck kann durch Kohlensäurespülung des Kopfraumes der Flaschen beschleunigt abgebaut werden. Durch die sog. Evakuierung des Kopfraumes in den befüllten Flaschen wird, unmittelbar vor dem Verkorken, der Luftdruck im Mündungsbereich ebenfalls abgesenkt. Zur sterilen Verarbeitung der Korken sorgt bei Bedarf eine Korkschlossheizung (maximale Temperatur 80 C). Anschließend senkt der Hubteller die verschlossene Flasche ab und übergibt sie an den Auslaufstern. Auf dem Markt werden Naturkork- Verschließer mit maximal 20 Verschließelementen für eine Ausbringung von bis zu bis zu Flaschen/h angeboten. Bügelverschließer In einigen Brauereien hat man aus Marketinggesichtspunkten den Bügelverschluss für Bierflaschen wieder auf dem Markt eingeführt. Bügelverschlüsse Bügelverschlüsse bestehen aus einem Porzellankopf, einer Gummidichtung und dem zweiteiligen Drahtbügel. Der Verschluss ist durch einen Oberbügel am Flaschenhals befestigt. Die Flaschenmündung wird durch den Gummiring abgedichtet. Durch den Unterbügel wird der Verschluss mit dem Dichtring an die Flasche gepresst und die Flasche verschlossen. Eine Sicherung des Flascheninhaltes kann bei Bedarf nur über ein Etikett am Flaschenhals über den Spannbügel erfolgen.

5 Getränke <branche 73 Verschließmaschine für Kronenkorken. (Foto: Krones AG) te Flasche wird mittels einer Einteilschnecke vom Transportband dem rotierenden Flascheneinlaufstern zugeführt. Dieser übergibt die Flasche den ebenfalls rotierenden Förderstern, der die Aufgabe des Flaschentransportes durch die einzelnen Stationen übernimmt. Die Flasche steht auf einem Flaschenteller und wird zuerst der Flaschenausrichtführung entlang vorbeigeführt. Hier wir die Flasche mittels eines Riemen gebremst und so zur Rotation gezwungen. Wenn die Flasche die richtige Position erreicht hat, fixiert sich der Bügel in der Führung. In der nächsten Station wird ebenfalls im Vorbeilaufen der Flasche der Porzellanpfropfen auf die Mündung aufgesetzt. Danach wird der Verschlussbügel mit einer über der Flasche liegenden Verschlusshülse pneumatisch hinuntergedrückt und damit verschlossen. Beim Herunterdrücken des Bügels ist ein relativ großer Widerstand zu überwinden. Abschließend wird die Flasche durch einen Auslaufstern auf ein Transportband übergeben. Formatumstellung Um wirtschaftlich und effizient arbeiten zu können, werden einfach und schnell umrüstbare Maschinen gefordert. Reproduzierbare Formatumstellungen müssen zuverlässig, bedienerfreundlich und rasch mit wenigen Handgriffen realisierbar sein. Abhängig von der Ausführung der Maschinen gibt es rationelle Varianten der Umstellung von Flaschen- bzw. Verschlussformaten. Dazu werden beispielsweise Servoantriebe für die Verschließköpfe, auswechselbare Verschließkoneneinsätze und motorische Höhenverstellung des Verschließeroberteils angeboten. Kurze Umrüstzeiten auf andere Verschlussdurchmesser sind durch Greiferelemente mit Wechselmechanismen gewährleistet. Zusatzeinrichtungen Das Einsatzgebiet der Flaschen-Verschließmaschinen kann durch Zusatzeinrichtungen erweitert werden. Besonders vorteilhaft sind Lösungen, bei denen die Grundmaschine in modularer Bauweise nach Kundenwunsch mit den entsprechenden Zusatzbaugruppen ausgestattet werden kann. Hierzu gehören beispielsweise: > motorische Höhenverstellung für das Verschließeroberteil; > der korrekte Verschließvorgang kann durch eine Schrägsitzkontrolle kontrolliert werden; > Servoantriebe für Verschließköpfe; > Greiferköpfe für Sonderverschlüsse und für ein- und mehrgängige Flaschenmündungen; > Verschlussdesinfektion wahlweise durch Tauchbad, Durchlaufdesinfektion oder UVC-Bestrahlung. >