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Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung gefüllter Behälter
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine zur Durchführung des Verfahrens bestimmte Vorrichtung zur Erzeugung gefüllter, aus aufeinanderliegenden Kunststoffschichten durch Verklebung bzw. Verschweissung gebildeter, bis auf die Füllöffnung geschlossener, aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehender und beim Füllen sich ausweitender Behälter. Insbesondere für flüssiges oder pastenförmiges Füllgut haben sich derartige Behälter als vorteilhaft erwiesen, weil sie eine einfache Herstellung und Verarbeitung gestatten und gegenüber den bekannten Tuben aus Metallfolien mit Schraubverschluss oder büchsenförmigen Behältern wesentlich wohlfeiler sind.
Nach einem bekannten Verfahren wird ein auf eine vorbestimmte grössere Länge von einem Vorrat abgezogenes Schlauchstück gefüllt, dann am Füllende verschlossen, worauf durch Verdrängen des Füllgutes in den Bereichen der Trennlinien für die zu bildenden Einzelpackungen und nachfolgendem Verschweissen der aufeinanderliegenden Schlauchwandungen an den Trennstellen einzelne Packungen abgeteilt und jeweils in der Mitte einer Verbindungsnaht getrennt werden. Eine genaue Dosierung des Füllgutes in den einzelnen Packungen lässt sich hiebei nicht erreichen, zumal der Kunststoffschlauch verhältnismässig grosse Toleranzen in der Wandstärke erfordert.
Auch wenn eine verhältnismässig weite Toleranz in der Dosierung zugelassen wird, vermag das genannte Verfahren den zu stellenden Anforderungen nicht gerecht zu werden, weil, durch die Art der Herstellung bedingt, der Schlauch eine verhältnismässig grosse Wandstärke aufweisen muss, um ein Platzen während des Transportes des gefüllten Schlauches, der bei erstarrendem Füllgut vor dem Abteilen in Einzelbehälter eine zwischenzeitliche Erwärmung erfordert, und auch während des Abteilens in Einzelpackungen zu vermeiden. Tritt trotzdem ein Platzen des Schlauches ein, so ist dies infolge der Prallfüllung mit einem erheblichen Verlust an Füllgut und starker Verschmutzung der Einrichtung und ihre Bedienungsperson verbunden, da der Gesamtinhalt des sich über eine grössere Anzahl von Einzelpackungslängen erstreckenden Schlauches verloren ist.
Auch der Vorschlag, eine bandförmig zugeführte Folie oder einen geschlitzten Schlauch kurz hinter der Fülleinrichtung zu einem Schlauch zu formen und zu verschweissen, wobei die Fülleinrichtung in den gebildeten Schlauch hineinragt, beseitigt nicht die erwähnten Mängel, weil auch hier die Bildung der Einzelpackungen durch Abquetschen eines gefüllten Schlauchstückes erfolgt. Ferner lässt auch in diesem Falle das Abquetschen infolge zurückbleibender Restbestände des Füllgutes zwischen den aufeinandergedrückten Wandungen leicht eine fehlerhafte Schweissnaht entstehen.
Es sind schon Verfahren und Vorrichtungen zur Erzeugung gefüllter Behälter bekannt, bei welchen eine bandartige Folie aus Kunststoff in ihrer Längsrichtung so gefaltet wird, dass eine Art Aufnahmerille entsteht, die durch entsprechende, quer zur Folienrichtung verlaufende Schweissnähte unterteilt und hiedurch oben offene, taschenartige Behälter geschaffen werden, in deren Taschenöffnung über einen oberhalb dieser öffnung befindlichen, hineinragenden Füllstutzen die Füllmasse eingeführt, der Füllstutzen zurückgezogen und die Tasche durch eine Schweissnaht geschlossen wird. Ebenso ist es bekannt, derartige nach oben offene Aufnahmetaschen durch Verschweissen zweier, von jeweils einer Rolle ablaufenden Folien mittels Uförmig gelegter Schweissnähte auszubilden.
Das Füllgut wird hiebei jedoch lose unter Lufteinlass eingefüllt, hierauf die Füllöffnung geschlossen, so dass anschliessend der fertiggestellte und gefüllte Behälter vom übrigen Strang abgetrennt werden kann.
Man hat auch schon vorgeschlagen, durch kontinuierliches Verschweissen von zwei Kunststoffbahnen eine in deren Längsrichtung verlaufende schlauchförmige, an ihrem unteren Ende geschlossene Tasche zu bilden, bei welcher über einen Füllstutzen das jeweils zu verpackende Gut in Transportrichtung der Kunststoffbahnen eingefüllt wird. Eine Füllung ohne Lufteinschluss kann hiebei nur dann erfolgen, wenn der unten geschlossene Schlauch mit Füllgut gefüllt, ein Stück unterhalb des Flüssigkeitsspiegels abgequetscht, durch eine Doppelschweissnaht verschweisst und zwischen beiden Schweissnähten abgetrennt wird.
Der Nachteil einer solchen Behälterausbildung liegt darin, dass sich pulverförmige und körnige Stoffe nicht abquetschen lassen, so dass eine derartige Art der Füllung nur bei flüssigen Füllstof- fen benutzt werden kann. Eine genaue Dosierung der flüssigen Füllstoffe ist hiebei nicht möglich. Da an der abgequetschten Stelle durch verbleiben-
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de Reste des Füllgutes mit Sicherheit keine dichte Schweissnaht gebildet wird, treten durch den austretenden Füllstoff grosse Verluste ein und die Vorrichtung verscchmutzt.
Eine genaue Dosierung ist nicht möglich, und die für den Behälter verwendete Kunststoffbahn muss wesentlich stärker ausgebildet werden, da die hängende, schlauchartige Aufnahmetasche eine Füllstoffmenge aufzunehmen hat, die wesentlich grösser ist als die Menge des für einen Behälter bestimmten Füllgutes.
Die Erfindung vermeidet die Mängel und schlägt ein Verfahren zur Erzeugung gefüllter Behälter aus thermoplastischem Kunststoff sowie eine zur Durchführung des Verfahrens bestimmte, in Bau und Bedienung einfache Vorrichtung vor, durch welches bei fortlaufender Herstellung der Behälter von einem Strang bei einer Einzelabfüllung durch Vermeiden unerwünschter Lufteinschlüsse nicht nur eine genaue Dosierung gewährleistet ist, sondern auch die Schweissstellen von einer Berührung mit dem Füllstoff freigehalten werden und somit eine einwandfreie Verschwei- ssung erfolgen kann. Um dieses bewirken zu können, wird zunächst in bekannter Weise aus aufeinanderliegenden Kunststoffschichten ein bis auf die Füllöffnung geschlossener, aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehender und beim Füllen sich ausweitender Behälter durch Verklebung bzw.
Verschweissung gebildet und erfindungsgemäss in diesen das Füllgut unter Abdichtung der Füllstelle eingedrückt und dann die Füllöffnung unter Aufrechterhaltung der Abdichtung geschlossen. Vorteilhaft wird der vorgeformte Behälter entgegen der Vorschubbewegung des Stranges gefüllt. Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht im wesentlichen aus eincr Schweisseinrichtung mit vorgeschalteter Abdichteinrichtung zum Schliessen des gefüllten Behälters und einer Fülleinrichtung zum Eindrücken des Füllgutes in den Behälter mit in Richtung des Stranges verschiebbarem Füllstutzen.
Der Füllstutzen kann elastisch zusammendrückbar sein, so dass er unter dem Abdichtdruck für die Füllöffnung geschlossen wird und der Durchgang des Füllgutes durch entsprechend höheren Druck und Verdichtung oder Verdrängung der Stutzenwandungen erzwungen werden muss.
Der Abtrenneinrichtung ist eine die Wandungsteile des Kunststoffstranges auch während des Einführvorganges des Füllstutzens haltende Führung nachgeschaltet, die aus zwei quer zum Strang entsprechend dem Füllen des Behälters ausweichbaren Fühlerbacken gebildet wird. Der Abdichteinrichtung kann eine Spreizeinrichtung zum Spreizen der Behälterfüllöffnung vorgeschaltet sein. Die Schweisseinrichtung sowie die Trenneinrichtung, Abdichteinrichtung und Spreizeinrichtung sind hiebei aus quer zum Strang gegeneinander beweglichen Backen gebildet.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.
In der Zeichnung ist eine zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens bestimmte Vorrichtung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt, u. zw. zeigen : Fig. 1 die Vorrichtung in Ansicht, Fig. 2 und 3 Teile der Vorrichtung in gleicher Darstellung, aber verschiedenen Arbeitsstufen, Fig.
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Der Behälter A hat eine schlauchförmige Hülle aus thermoplastischem Stoff, z. B. Polyvinylchlorid, die an ihren Enden durch je eine Schweissnaht Bund C verschlossen ist. Die eine Ecke des Behälters ist mit einem eingeschweissten besonderen Auslasskanal D versehen, der beim Gebrauch des Füllgutes durch einfaches Abschneiden der Ecke zu öffnen ist.
Um dabei den Austritt des Behälterinhaltes zu bremsen, ist dem Kanal D durch sich übergreifende, auf Lücke stehende Querwände E ein zick-zack- bzw. schlangenlinienförmiger Verlauf gegeben, so dass nur durch Druck auf den Behälterinhalt dieser austreten kann. Nach Auflösen des Druckes ziehen die eingeschweissten Teilquerschlüsse E die Austrittsöffnung D wieder zusammen und schliessen diese.
Der Kanal ist so lang gehalten, dass das Einhalten einer bestimmten Schnittstelle beim öffnen entbehrt werden kann
Die dargestellte Vorrichtung besteht aus einer Vorratsrolle 6 für einen thermoplastischen Kunststoffschlauch F, Vorschubwalzen 7, Schweissbakken 8 mit Ansätzen 8'zur Bildung des Behälter-
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schen Köpfen 12 ausgestatteten Abdichtbacken 13, einem weiteren Schweissbackenpaar 14 und schliesslich einer unter diesen angeordneten Fülleinrichtung 17. Die Teile 6-14 der Vorrichtung haben eine dem flachgedrückten Schlauch F entsprechende Breite und sind quer zu diesem durch eine nicht dargestellte Steuerung in Abhängigkeit voneinander beweglich angeordnet. Der Abtrenneinrichtung 9, 10 ist je eine Führung 15 und 16 für den Schlauch F vor-und nachgeschaltet.
Dabei sind die Wandungen der Führung 16 quer zum Schlauch beweglich, so dass sie entsprechend der
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Die Fülleinrichtung hat ein kreuzförmiges Gehäuse mit rechtwinklig zueinander angeordneten Kanälen 18 und 19. Im Kanal 18 ist längsverschiebbar ein Füllstutzen 20 dicht geführt, dessen freies Ende als flache, dem offenen Ende des Behälters A entsprechend breite Düse 21 ausgebildet ist. Die Hin- und Herbewegung des Stutzens erfolgt über einen auf dem Stutzen befestigten Aufsteckkörper 22 mit Ringnut, in die ein nicht dargestellter schwenkbarer Hebel eingreift, der von der gemeinsamen Steuerung aus betätigt wird.
Auf seinem im Gehäuse 17 geführten Ende ist der Füllstutzen im Bereich des Querkanales 19 mit einem seiner Bewegung entsprechend langen Querloch 23 versehen zur Überführung des Füllgutes aus dem Kanal 19 in den Füllstutzen 20. Der Kanal 19 mündet in einen Dosierzylinder 24 mit hin-
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und herbeweglichem Kolben 25. Im Kanal 19 ist ein Zweiwegehahn 26 mit T-förmiger Bohrung eingebaut, deren gerader Teil zur Verbindung des
Zylinders 24 mit dem Füllstutzen 20 und deren winkliger Teil der Verbindung des Zylinders 24 mit einer Zuführleitung 27 für das Füllgut dient.
Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist folgende : Der mit seinen Wandungen flach aufeinanderliegende Kunststoffschlauch F wird durch das Rollenpaar 7 von der Vorratstrommel 6 abgezogen und zwischen den Schweissbacken 8 und der Führung 15 hindurch bis in Höhe der Schneiden 9,
10, d. h. um eine Behälterlänge vorgeschoben.
Dann werden durch Zusammenführen der Backen 8, 8'die Schweissnaht B und der Auslasskanal D, E des Behälters A gebildet. Nach dem öffnen der Backen wird der Schlauch soweit vorgeschoben, dass sein offenes Ende zwischen die Saugbacken 11 zu liegen kommt, worauf diese, gegeneinander bewegt, an einen Saugluftstrom angeschlossen und wieder in die Ausgangsstellung zurückgeführt werden, wobei sie die Schlauchwandungen mitnehmen und die Mündung des Behälters spreizen. Der Füllstutzen 20 wird dann gegen die geöffnete Mündung des Behälters bewegt und genügend weit in diesen eingeführt. Nach Freigabe des Schlauches durch die Backen 11 bewegen sich Füllstutzen und Schlauch gemeinsam vor, bis das freie Schlauchende in Höhe der Unterkante des zweiten Schweissbackenpaares 14 liegt.
Hierauf bewegen sich die Abdichtbacken 12, 13 gegeneinander und pressen den Schlauch dicht und fest an den Füllstutzen. Diese Stellung zeigt Fig. 2.
Nun wird der Hahn 26 aus der Stellung nach Fig. 1 um 90 im Gegenzeigersinn gedreht, wodurch die Zuführleitung 27 gesperrt und der Kanal 19 freigegeben wird. Dann wird der Kolben 25 einwärts bewegt und damit das im Zylinder 24 befindliche Füllgut durch den Kanal 19 und den Füllstutzen 20 in den am Ende des Schlauches F gebildeten Behälter A gedrückt, bis dieser prall gefüllt ist. Jetzt wird der Füllstutzen 20 unter Aufrechterhaltung der Abdichtung durch die Bakken 12, 13 aus dem Schlauch gezogen und hierauf die beiden Schweissbackenpaare 8 und 14 zusam- mengeführt und zwei Schweissnähte gebildet, von denen die des Backenpaares 14 den gefüllten Behälter verschliesst und die des Backenpaares 8 einen neuen Behälter A'vorbildet. Diese Stellung zeigt Fig. 3.
Unmittelbar nach diesem Schweissen gehen die Dichtbacken 12, 13 auseinander und zugleich die Schneidbacken 9, 10 zusammen. Diese trennen den gefüllten und geschlossenen Behälter A vom Schlauch, worauf alle Teile der Vorrichtung wieder in die Stellung nach Fig. 1 zurückgehen und nach Vorschieben des als Behälter A' vorgeformten Schlauchendes in Stellung nach Fig.
1 das Spiel von neuem beginnt.
Wie schon erwähnt, ist die dargestellte Ausführung nur eine beispielsweise Verwirklichung der Erfindung und diese nicht darauf beschränkt, vielmehr sind noch mancherlei andere Ausführungen und Anwendungen möglich. So könnte der Füllstutzen aus elastischem Stoff bestehen, der ein Zusammendrücken durch die Dichtbacken gestattet, so dass der Durchgang des Füllgutes durch entsprechend hohen Druck unter Verdichtung der Stutzenwandungen erzwungen werden muss. Die Fülleinrichtung selbst könnte noch mit einem besonderen Ausgleichkolben versehen und die Vorrichtung statt stehend auch liegend oder, wenn die Füllung es zweckmässig erscheinen lässt, auch schräg nach abwärts geneigt angeordnet werden.
Auch können die Abdichtbacken 12, 13 so ausgebildet werden, dass diese auch den Schweissvorgang betätigen, so dass ein Backenpaar entfällt. Die Beheizung der Backen kann durch Hochfrequenzstrom erfolgen. Statt von einem Schlauch könnte der Strang auch aus zwei aufeinanderliegenden, schweissbaren Folien bestehen, die zwischen den dann U-förmig gestalteten Backen der ersten Schweissstellen zu einem nicht nur in der rückwärtigen Schmalseite, sondern auch in den Längsseiten geschweissten Behälter umgeformt werden. Bei leicht erstarrendem Füllgut kann die Füllung dadurch erleichtert werden, dass die Fülleinrichtung beheizbar ist. Das erfindungsgemässe Verfahren könnte statt maschinell auch von Hand oder im Verbundbetrieb durchgeführt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Erzeugung gefüllter, aus aufeinanderliegenden Kunststoffschichten durch Verklebung bzw. Verschweissung gebildeter, bis auf eine Füllöffnung geschlossener, aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehender und beim Füllen sich ausweitender Behälter, dadurch gekennzeichnet, dass in den so gebildeten Behälter (A) das Füllgut unter Abdichtung der Füllstelle, insbesondere bis zur Prallfüllung, eingedrückt und hierauf die Füllöffnung unter Aufrechterhaltung der Abdichtung geschlossen wird.