Siegelwerkzeuggestaltung

Forschungstitel:
Analyse und Modellierung des Einflusses der Siegelwerkzeugprofilierung auf die Nahtqualität von Verpackungen bei Wärmekontaktsiegeln

Arbeitsgruppe: Abfüll- und Verpackungsprozesse

Forschungsstelle und wissenschaftliche Projektbetreuung:

  1. TU Dresden, Hr. S. Bach
  2. Fraunhofer-Institut für Verpackungsmaschinen und Verpackungstechnik (AVV), Hr. R. Jänchen

IGF-Vorhaben: 17015 BR
Finanzierung: BMWi
Laufzeit: 2011 – 2013

Die Nahtqualität, insbesondere Dichtigkeit, Festigkeit und Aussehen der Naht wird von den Packmitteleigenschaften, den Siegelparametern und der Werkzeugprofilierung beeinflusst. Bekannt ist, dass gerade bei anspruchsvollen Verpackungsaufgaben eine gezielte Wahl des Siegelwerkzeugprofils die Ergebnisse positiv beeinflussen kann. Die Auswahl und Gestaltung der Siegelwerkzeugprofile erfolgt jedoch i. d. R. ereignisgetrieben und basiert weitestgehend auf dem Erfahrungswissen einzelner Fachleute. Grundlagen und wissenschaftliche Untersuchungen zur Beeinflussung des Siegelvorgangs durch das Siegelwerkzeugprofil im Zusammenhang mit speziellen Packmitteleigenschaften fehlen.

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Beschreibung grundlegender Wirkzusammenhänge zwischen Werkzeugprofil-, Packstoff- und Prozessparametern.

Im Vorhaben soll eine tiefgründige Analyse des Nahtbildungsvorgangs unter Einsatz verschiedener Siegelwerkzeugprofile durchgeführt werden. Es wird sowohl experimentell, als auch am Modell untersucht, wie sich die geometrischen Verhältnisse an der Wirkpaarung Werkzeug-Packstoff auf die Prozessbedingungen in der Fügezone (Temperaturen/-verteilung, Druckverhältnisse, Schubspannungen etc.) auswirken. Dabei soll insbesondere betrachtet werden inwiefern die Packmitteleigenschaften (Aufbau/Verbundschichten, mechanisches Verhalten/ Kompressibilität, Viskosität der Schmelze des Siegelmaterials etc.) Einfluss haben. Dies erfolgt durch:

  • Analyse der Temperaturverteilungen in der Nahtzone, die Rückschlüsse auf den Plastifizierungsgrad der Siegelmaterialien zulassen
  • Modellierung lokaler Spannungszustände im Packstoff und auftretender Spannungsspitzen, die sich auf mechanische Schädigungen des Packstoffs und/oder die Verdrängung der Schmelze auswirken können
  • mikroskopische Analysen an Dünnschnitten von Nahtproben, um berechnete Spannungszustände dem realen Schmelzenfluss und ggf. auftretenden Packstoffschädigungen wie Delaminationen zuordnen zu können
  • Durchführung virtueller Parameterstudien, die im experimentellen Maßstab nicht realisierbar sind
  • Erweiterung der Untersuchungen auf ganze Packungen und Prüfung der Übertragbarkeit der Ergebnisse vom Nahtausschnitt auf Packungen

Projektberichte

Sitzungsunterlagen

Das hier vorgestellte IGF-Vorhaben der Forschungsvereinigung Industrievereinigung für Lebensmitteltechnologie und Verpackung e.V. (IVLV e.V.) wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Aktuelle Termine zu diesem Projekt

14.10.2021
14.10.2021
Abfüll- und VerpackungsprozesseRobInPro (pA) Webkonferenz