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Ganzkunststoffbeutel und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft Ganzkunststoffbeutel aus einer thermoplastischen Kunstharzfolie mit einer Einfüllöffnung, die durch ein im Inneren des Beutels angeordnetes, aus einer biegsamen Kunstharzfolie hergestelltes Ventil verschliessbar ist.
Es wurde nun bereits bekannt, das Ventil als einschichtiges Folienblatt auszubilden, das beim Füllen des Beutels durch das zu füllende Material von der Einfüllöffnung weggedrückt und nachdem der Beutel gefüllt wurde, durch den Druck des im Beutel befindlichen Materials vor die Einfüllöffnung gedrückt wird und so den Beutel verschliesst. Eines der Hauptprobleme bei der Herstellung derartiger mit Ventilen versehener Beutel besteht darin, eine dauerhafte und leicht herzustellende Verbindung zwischen dem Ventil und dem Beutel zu erzielen. Hiebei wurden zur Verbindung bereits kompliziert auszuführende Schweissungen und Klebungen vorgeschlagen. Hiebei darf nicht übersehen werden, dass bei Verwendung eines nur einschichtigen Folienblattes bei auch nur geringfügiger Beschädigung der Folie, der Verschluss des Beutels beeinträchtigt werden kann.
Diese Nachteile zu beseitigen, ist ein Ziel der Erfindung, welches erfindungsgemäss erreicht wird, wenn die Ventilfolie U-förmig gefaltet und jeder U-Schenkel, insbesondere in Längsrichtung, mit einem Rand der Einfüllöffnung, z. B. mittels einer zwischen dem U-Schenkel und dem Rand der Einfüllöffnung befindlichen Schicht eines thermoplastischen Kunststoffes, verbunden ist. Durch die Verwendung einer U-förmig gefalteten, also zweilagigen Folie, wird eine Art Einfüllschlauch geschaffen, der einfach mit dem Beutel zu verbinden ist und selbst bei Beschädigung einer Schicht noch einen relativ sicheren Verschluss ergibt.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung erfindungsgemässer Ganzkunststoffbeutel, derart, dass solche Beutel maschinell am laufenden Band hergestellt werden können.
Ein solches Verfahren ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass zunächst auf eine Randpartie der Beutelfolie die Zwischenschicht aus erweichtem Kunstharz aufgespritzt und auf die noch weiche Schicht die U-förmige Ventilfolie mit einem ihrer U-Schenkel aufgedrückt wird, worauf die Beutelfolie so zu einem im wesentlichen flachen Schlauchgefaltet wird, dass dessen oben liegende Wand aus der dem Innenraum des Schlauches zugekehrten Seite die Ventilfolie trägt und die unten liegende Wand längs eines parallel zu den U-Schenkeln verlaufenden Randstreifens überlappt, worauf auf diesen Randstreifen die zweite Zwischenschicht aus erweichtem Kunstharz aufgespritzt und die oben liegende, mit der Ventilfolie versehene Wand auf den Randstreifen der unten liegenden Wand aufgedrückt wird.
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artigen Falten, werden aus einer einzigen, im wesentlichen rechteckförmigen Folie aus einem thermoplastischen Kunstharz, beispielsweise einem Polyäthylenharz, hergestellt. Das Einsatzstück besteht aus dem gleichen oder einem ähnlichen thermoplastischen Harz, das mit dem für die Herstellung der Beutelwände verwendeten Werkstoff verträglich ist, d. h. eine Schmelzverbindung eingehen kann. Die für die Herstellung des Einsatzstückes verwendete Folie ist vorzugsweise dünner als das Material der Beutelwände.
D ie für die Beutelwände verwendete Folie sollte eine Dicke von etwa 0,01270 bzw. 0,01524 oder 0,02032 cm haben. Die Dicke der zur Herstellung des Einsatzstückes dienenden Folie sollte etwa 0,00508 bzw. 0,00712 cm
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betragen, d. h. etwa die Hälfte oder ein Drittel der Eeutelwandstärke.
Das Einsatzstück, welches einen Bestandteil des erfindungsgemässen Beutels bildet, wird hergestellt, indem man ein im wesentlichen rechteckiges Stück einer thermoplastischenKunstharzfolie einmal faltet ; anschliessend wird das so gebildete Einsatzstück, wie später noch eingehender beschrieben wird, in die Seitennaht des Beutels eingesetzt und dort mit den Beutelwänden verbunden.
Bei der Herstellung des erfindungsgemässen Beutels wird ein thermoplastisches Kunstharz, das mit dem Werkstoff der Beutelwände eine Schmelzverbindung eingehen kann, im geschmolzenen Zustand in Strangform in der Nähe der Folienkante und parallel zu dieser auf die Folie aufgespritzt. Dieser Strang aus thermoplastischem Kunstharz kann sich kontinuierlich über die gesamte Länge der Folie erstrecken ; in einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt er sich nur so weit, dass eine Seite des Einsatzstückes an der vorgesehenen Einfüllstelle des Beutels mit der zur Herstellung der Beutelwände vorgesehenen Folie verbunden wird.
Das Einsatzstück wird dann auf den ausgespritzten Strang aus geschmolzenem Kunstharz aufgelegt und gegen die Foliegepresst, solange der Strang noch heiss bzw. warm und plastisch ist, so dass durch denKunstharzstrang eineschmelzverbindung zwischen der Oberfläche des Einsatzstückes und der Wand des Beutels hergestellt wird.
Die Folie, auf welcher das Einsatzstück nur mit einer Oberfläche durch den erwähnten, ausgespritzten Strang aus thermoplastischem Kunstharz befestigt wurde, wird dann durchFaltung zu einem Beutel geformt und flachgepresst. Wenn der gewünschte Beutel seitliche, balgartige Falten haben soll, was einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Beutels entspricht, dann wird die Folie dementsprechend gefaltet, so dass die gewünschten Falten vor der Herstellung der Verschlussnaht des Beutels vorhanden sind.
Bei dem Faltvorgang werden die vertikalen bzw, die seitlichen Rand partien der Folie übereinandergelegt, so dass eine Verbindungsnaht hergestellt werden kann, welche auch die bisher noch unbefestigt gebliebene Aussenseite des Einsatzstückes mit einschliesst.
Bei der Formung des Beutels wird die Randpartie der Beutelvorderwand, an welcher das Einsatzstück angeklebt wurde, angehoben und derart auf die an die Rückwand des Beutels angrenzende Wandpartie aufgelegt, dass die das Einsatzstück tragende Seite der Folie nach unten weist. Die beiden an der Vorderwand bzw. der Rückwand des Beutels liegenden Randpartien werden der Einfachheit halber nachstehend als die breite bzw. die schmale Randpartie bezeichnet.
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Folie werden dann auseinandergespreizt und zwischen beiden wird eine Spritzdüse eingeführt, welche auf die untere, schmale Randpartie der gefalteten Folie einen zweiten Strang aus geschmolzenem, thermoplastischem Harz parallel zur Folienkante aufspritzt, wobei sich dieser zweite Strang über die ganzeLänge des Beutels erstreckt ;
wenn ein durchgehender Schlauch aus einem ununterbrochenen Streifen thermoplastischen Kunstharzes geformt wird, wird der genannte Strang kontinuierlich ausgespritzt.
Solange der ausgespritzte zweite Strang noch warm und plastisch ist, werden die übereinanderliegenden Randteile aneinandergepresst und miteinander verbunden. Dadurch wird die bisher unbefestigt gebliebene Oberfläche des Einsatzstückes mit dem zweiten Strang aus thermoplastischem Kunstharz in Berührung gebracht und durch diesen Strang mit dem unter ihm liegenden Randteil der Folie verbunden. Dieser zweite Strang verklebt auch die beiden übereinanderliegenden Randteile der Folie.
Der zweite Strang thermoplastischen Kunstharzes wird vorzugsweise in etwas grösserer Entfernung von der Folienkante als der erste Strang aufgebracht, so dass nach dem Verkleben der beiden Randteile der erste Strang nicht innerhalb des Beutels zu liegen kommt.
Wenn die Beutel aus einem fortlaufenden Band aus thermoplastischer Kunstharzfolie auf einer Maschine hergestellt werden, wird der so entstandene kontinuierliche Schlauch entsprechend der gewünschten Beutellänge in Einzelstücke unterteilt. Die offenen Enden der Beutel werden anschliessend durch bekannte Mittel oder in der nachstehend beschriebenen Weise verschlossen.
Die Reihenfolge der Arbeitsgänge zur Verbindung des Einsatzstückes mit den Beutelwänden zwecks Erzielung einer Einfüllöffnung in einer Seitennaht des Beutels sowie die Erzielung der Beutelnaht zwecks Bildung eines schlauchartigen Beutels gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren gehören zu den kennzeichnenden Eigenschaften der Erfindung.
Ein schlauchartiger Beutel kann aus einer im wesentlichen rechteckigen Folie aus thermoplastischem Kunstharz leicht geformt werden, indem man die Folie so faltet, dass die beiden senkrechten bzw. seitlichen Randpartien der Folie sich gegenseitig überdecken, auf die eine Seite einer der sich überdeckenden Randpartien einen Strang von geschmolzenem, thermoplastischem Kunstharz aufspritzt und dann, solange der Strang noch heiss und plastisch ist, die beiden Randpartien zwecks Bildung einer Naht fest ge-
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geneinanderpresst. Wenn ein Einsatzstück in der Naht zwecks Bildung einer Einfüllöffnung vorgesehen werden soll, dann sind mindestens zwei Stränge aus thermoplastischem Kunstharz erforderlich, da beide Seiten des Einsatzstückes an der Einfüllöffnung zwischen den Wänden bzw. der Naht des Beutels befestigt werden müssen.
Die Befestigung des Einsatzstückes an dem Beutel bedingt das Ausspritzen mindestens zweier Stränge thermoplastischen Kunstharzes, von welchen mindestens einer auf jede der beiden senkrechten bzw. seitlichen Randpartien der Folie aufgebracht wird, wobei das Einsatzstück vor dem Übereinanderfalten und Zusammenpressen der genannten Randpartien zwischen die ausgespritzten Stränge gebracht wird.
Da die ausgespritzten Stränge aus geschmolzenem, thermoplastischem Kunstharz normalerweise in einer Zeit abkühlen und erstarren, die viel kürzer ist als die zum Einführen des Einsatzstückes und zum Falten und Formen des Beutels erforderliche Zeit, war es bisher nicht möglich, brauchbare Beutel aus thermoplastischen Kunstharzfolien so herzustellen, dass die Einsatzstücke und Wände der Beutel mittels ausgespritzter Stränge aus geschmolzenem, thermoplastischem Kunstharz befestigt bzw. miteinander verbunden wurden.
DieOberflächen thermoplastischerKunstharzfolien können zwar auf verschiedenen Wegen durch Wärmeeinwirkung verbunden werden ; Verfahren, die auf der Verwendung ausgespritzter Stränge aus thermo- plastischem Kunstharz beruhen, sind jedoch davon abhängig, dass der ausgespritzte Strang in flüssigem oder plastischem Zustand gehalten wird, bis die zu verbindenden Folienteil mit dem Strang in Berührung gebracht und auf diesem aufgepresst worden sind.
Da die meisten geschmolzenen, thermoplastischen Kunstharze nach dem Ausspritzen nur kurze Zeit plastisch bzw. flüssig bleiben und nachher erstarren und dann keine Klebeigenschaften mehr aufweisen, wurde die Verwendung geschmolzener, thermoplastischer Kunstharze zur Verbindung thermoplastischer Kunstharzfolien zwecks Herstellung von Ganzkunststoffbeuteln bisher nicht als möglich erachtet.
Der erste Strang des ausgespritzten, geschmolzenen, thermoplastischen Kunstharzes, der erfindungsgemäss zur Verbindung des Einsatzstückes mit der senkrechten bzw. seitlichen Randpartie der Folie verwendet wird, braucht nur so lang zu sein, dass das Einsatzstück fest mit der Folie verbunden wird. Nachdem das Einsatzstück mit der Folie verbunden wurde und das Kunstharz abgekühlt und erstarrt ist, wird die Folie zu einer schlauchförmigen Hülle gefaltet und der zweite Strang des thermoplastischen Harzes wird auf die Randpartie der gegenüberliegenden Folienseite aufgespritzt. Dieser zweite Strang, der die Oberfläche des Einsatzstückes mit der andern Beutelwand sowie die beiden übereinanderliegenden Randpartien der Folie verbinden soll, braucht nur so lang zu sein, wie die zu verbindenden Teile der Folie.
Wenn sich der erste Strang aus thermoplastischem Kunstharz über die ganze Länge der Folienrandpartie erstreckt, dann sollte der zweite Strang vorzugsweise so ausgespritzt werden, dass der erste Strang, wie bereits erwähnt, ausserhalb des Beutels zu liegen kommt, da dieser erste Strang, mit welchem nur eine Seite des Einsatzstückes verbunden ist, die vorstehende Kante der Folie an der Naht verstärkt und widerstandsfähiger gegen Zerreissen macht.
Der Ausdruck "Naht", der hier durchwegs im Zusammenhang mit überlappenden Randpartien einer Folie verwendet wird, ist so aufzufassen, dass er sich auch auf solche Verbindungsstellen bezieht, die durch Umbiegen, Umrollen oderUmstülpen einer Randpartie einer Folie und Verbindung der Folienrückseite mit der Randpartie der gegenüberliegenden Folienvorderseite erzielt wurde sowie auf solche Verbindungstellen, bei denen die beiden einander gegenüberliegenden Randpartien einer Folie umgebogen, umgerollt oder umgestülpt werden und die Rückseiten dieser Randpartien aufeinandergelegt und miteinander verbunden werden. Derartige Nähte sind zur Herstellung von Beuteln mit seitlichen, balgartigen Falten sowie zur Verbindung der Randpartien des Einsatzstückes mit den Beutelwänden an der Einfüllöffnung erforderlich.
Solche durchumbiegen der Randpartien gebildeten Nähte geben dem Beutel an der Verbindungsstelle eine grössere Steifheit.
Die vorliegende Beschreibung bezieht sich insbesondere auf Beutel aus einer thermoplastischen Kunstharzfolie, wie Polyäthylen-, Polypropylen-, Polyvinylchlorid und Polyvinylidenchloridharze ; die Erfindung umfasst aber auch Beutel, die aus einer Verbindung dieser Harze untereinander oder mit andern thermoplastischen Harzen bestehen, beispielsweise mit Polyamidharzen, wie Nylon, Polyesterharzen wie Mylar (eingetragenes Warenzeichen der Firma DuPont de Nemours & Co. für ein Polymer des Glycolesters der Terephthalsäure) sowie Copolymere von Äthylen und Vinylacetat, worunter dann auch solche Folien zu rechnen sind, die durch Überziehen eines Trägers mit einer Emulsion oder einem aus einer Düse austretenden Film oder durch Kaschieren unter Wärme- Druckeinwirkung hergestellt werden.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht. Fig. 1 ist eine Draufsicht auf die Innenseite einer Folie, bevor diese erfindungsgemäss zu einem Beutel gefaltet wird, und zeigt die erforderlichen Faltlinien zwecks Bildung der seitlichen, balgartigen Falten sowie ein an der
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Beutelwand mittels eines Stranges aus thermoplastischem Kunstharz befestigtes Einsatzstück. Fig. 2 ist eine Vorderansicht eines flachgedrückten, mit einer balgartigen Falte und einer Einfüllöffnung versehenen Beutels. Die Fig. 3, 5 und 6 sind im vergrösserten Massstab dargestellte Schnitte nach den entsprechend bezeichneten Linien in Fig. 2.
Fig. 4 ist ein Schnitt nach der Linie 3 - 3 in Fig. 2 und zeigt das in Fig. 3 dargestellte Einsatzstück mit umgebogenen Rändern, Die Fig. 5 und 6 sind Schnittdarstellungen eines Endverschlussstückes nach den entsprechend bezeichneten Schnittlinien in Fig. 2. Die Fig. 7 und 8 sind perspektivischeAnsichten der oberen Beutelecken und zeigen zwei weitere Ausführungsformen teilweise auf- geschnittener Endverschlüsse. Fig. 9 ist ein Schnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Endverschlusses. Die Fig. 10A und 10B sind perspektivische Ansichten einer Maschine für die kontinuierliche Herstellung von Beuteln, wobei das erfindungsgemässe Verfahren schematisch dargestellt ist.
Die Wände des erfindungsgemässen Beutels werden, wie in Fig. 1 dargestellt, aus einer einzigen thermoplastischen Kunstharzfolie gebildet, die eine Vorderwand 2 und eine Rückwand 3 aufweist. Die strichpunktierten Linien 4 und 5 in Fig. 1 zeigen an, wo die Seitenwände zwecks Erzielung balgartiger Falten gemäss den Fig. 3 und 4 gefaltet werden können. Die Wand 2 wird nachstehend als breite Randpartie, der Teil 6 der Wand 3 als schmale Randpartie bezeichnet.
Bevor die Folie 1 zu einem Beutel gefaltet wird, wird jedoch auf die in der Maschine sich langsam vorwärtsbewegende Folie ein Strang 7 eines geschmolzenen, thermoplastischen Kunstharzes aus einer Düse einer Spritzvorrichtung 8 (Fig. 10A) so aufgespritzt, dass er auf die Randzone der Vorderwand 2 zu liegen kommt. Solange der ausgespritzte Strang noch heiss und plastisch ist, wird ein als Ventil wirkendes Einsatzstück 9 auf den Strang aufgelegt und mittels des letzteren mit der Wand 2 durch einen beispielsweise durch eine Walze 10 (Fig. 10A) ausgeübten Druck verbunden. Das Einsatzstück wird hergestellt, indem man einen Streifen eines thermoplastischen Kunstharzes, der vorzugsweise dünner ist als die zur Herstellung der Beutelwände verwendete Folie, einmal faltet.
Nachdem eine Oberfläche des Einsatzes 9 an der Vorderwand 2 befestigt wurde, wird die Folie zu einem schlauchartigen Beutel geformt und flachgepresst, wobei das angeklebte Einsatzstück 9 durch Herumklappen der Folie innerhalb des Beutels, u. zw. auf die schmale Randpartie 6 zu liegen kommt.
Die einander überlappenden Randpartien 2 und 6 des flachgepressten Beutels werden nun auseinandergespreizt und zwischen beiden wird eine an einer Spritzvorrichtung 11 angeschlossene Düse eingeführt. Mit dieser Düse wird ein zweiter Strang 12 aus thermoplastischem Kunstharz auf die Randpartie 6 aufgespritzt. Der Strang kann entweder kontinuierlich aus der Düse austreten oder, wenn der Beutel einzeln hergestellt wird, nur vom einen Ende des Beutels zum andern aufgespritzt werden. Bevor der Strang abgekühlt und erstarrt ist, werden die einander überlappenden Randpartien 2 und 6, beispiels-
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Dieser zweite aufgespritzte Strang aus thermoplastischem Kunstharz dient einerseits dazu, die Längsnaht des schlauchartigen Beutels zu verschliessen, anderseits aber auch zur Verbindung der noch unbefestigt gebliebenen Seite des Einsatzstückes 9 mit der kurzen Randpartie 6 der Beutelrückwand 3.
Wenn die Beutel aus einem kontinuierlichen Band aus thermoplastischem Kunstharz, wie schematisch in den Fig. 10A und 10B dargestellt ist, hergestellt werden, dann wird der durchgehende Schlauch durch eine bekannte Schneidvorrichtung 14 in geeignete, dem gewünschten Mass der Beutel entsprechende Längen unterteilt. Die Beutelwände sollten dabei stets direkt an der Oberkante der Einsatzstücke 9 abgeschnitten werden.
Die offenen Enden 15 des Beutels werden dann in bekannter Weise verschlossen, d. h. beispielsweise durch Zunähen mit einem Faden nach Fig. 8 ; oder durch Verschliessen mit einem selbstklebenden Band nach Fig, 7 : oder durch Zusammenschmelzen der Enden nach Fig. 9, indem man die aneinanderliegenden Endteile mit einer Oberfläche in Berührung bringt, deren Temperatur zum Schmelzen des thermoplastischen Kunstharzes ausreicht.
Ein bevorzugter Endverschluss 17 (Fig. 2, 5 und 6) wird dadurch erzielt, dass man die aneinanderliegenden Endteile zusammenschmilzt und dann über die Beutelenden einen durchgehenden Streifen mit U-förmigemQuerschnitt aus dem für den Beutel verwendeten Kunstharz aufspritzt und diesen Streifen anschliessend so streckt und formt, dass er einen elliptischenQuerschnitt aufweist.
Fig. 4 zeigt im Schnitt das erzielte Resultat, wenn die Randteile des Einsatzes 9 an beiden Seiten umgebogen werden, bevor sie zuerst mit der breiten Randpartie 2 und dann mit der schmalen Randpartie 6 mittels der thermoplastischen Kunstharzstränge 7 und 12 verbunden werden.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind nur als zur Erläuterung der Erfindung dienende Beispiele aufzufassen. Der Umfang der Erfindung wird nur durch die Ansprüche begrenzt.