Mit selbstschliessendem Ventil versehener Beutel aus thermoplastischer Kunststoffolie
Die vorliegende Erfindung betrifft einen mit selbstschliessendem Ventil versehenen Beutel aus Kunststoffolie, der sich insbesondere zur Aufbewahrung und wiederholten Abgabe von Flüssigkeiten eignet.
Kunsstoffbeutel dieser Art sind bekannt und sie haben sich auf dem Markt sehr rasch eingeführt, da sie gegenüber denjenigen, welche - wenn einmal ge öffnet - ganz entleert werden müssen, wesentliche Vorzüge aufweisen.
Bei Kunststoffbeuteln, die ein selbstschliessendes Ventil aufweisen, erfolgt die Entnahme von Flüssigkeit meist mittels eines sogenannten Trinkhalmes, d. h. eines Röhrchens, das durch das Ventil in den Beutel eingeschoben wird. Der gesamte Inhalt des Beutels kann somit in mehreren Malen entnommen werden und es ist auch eine Aufbewahrung eines angebrauchten Beutels möglich. Uberdies lässt sich ein solcher Beutel mehrmals füllen bzw. entleeren.
Kunststoffbeutel dieser Art haben jedoch mehrere gemeinsame Nachteile. Einmal werden zur Ventilbildung allgemein in den Beutel hineinragende Verschlussorgane benötigt, die z. B. lippenförmig ausgebildet sind, deren Herstellung mehrere zusätzliche Arbeitsgänge bedingt, d. h. die nicht gleichzeitig mit dem Zuschneiden und Verschweissen der Beutelwände gefertigt werden können. Abgesehen davon ist auch der Verbrauch an Kunststoffmaterial grösser.
Eine Erhöhung der Gestehungskosten ist aber deshalb nur schwer tragbar, weil es sich bei den Beuteln um Verbrauchsartikel handelt, die nach einmaliger Verwendung (Entleerung) meist weggeworfen werden und deshalb als Massenartikel billig hergestellt werden müssen.
Ein weiterer Nachteil der bisher bekannten Kunststoffbeutel mit selbstschliessendem Ventil liegt darin, dass der Beutelinhalt ohne Trinkhalm oder ähnliches Organ nicht entnommen werden kann, so dass der Beutel bei Fehlen solcher Organe in vielen Fällen trotzdem aufgeschnitten werden muss.
Die vorliegende Erfindung bezweckt deshalb die Schaffung eines Kunststoffbeutels mit selbstschliessendem Ventil, welcher die vorerwähnten Nachteile vermeiden lässt.
Der erfindungsgemässe Beutel, welcher einen durch parallel verlaufende Nahtkanten aus Wandteilen des Beutels abgegrenzten Hals aufweist, wobei die parallel verlaufenden Nahtkanten des Halses rechtwinklig zu den Schulternähten des Beutels verlaufen und der Hals zwischen den Schulternähten im Beutel mündet, zeichnet sich dadurch aus, dass die Breite des Halses höchstens halb so gross ist wie seine Länge und dass die Halswände im Ruhestand aneinander anliegen, so dass ein durch die Beutelfüllung auf die Wände des Beutels ausgeübter Druck zu einer die Ventilsperrung bewirkenden Verformung im Bereich der Mündung des Halses im Beutelinneren führt und ein durch Fingerdruck von aussen auf diese Verformungsstelle ausgeübter Gegendruck die Aufhebung der Ventilsperrung ermöglicht.
In der Zeichnung sind einige Ausführungsbei- spiele des erfindungsgemässen Kunststoffbeutels mit selbstschliessendem Ventil dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 einen Kunststoffbeutel im Aufriss ;
Fig. 2 ein Kunststoffschlauch aus welchem Beutel kontinuierlich hergestellt werden;
Fig. 3 einen Schnitt nach Linie II-II in Fig. 1
Fig. 4 einen Beutel ähnlich demjenigen nach Fig. 1 ;
Fig. 5 einen Kunststoffbeutel in Tetraederform;
Fig. 6 einen Kunststoffboutel mit rechteckigem Boden;
Fig. 7-11 zeigen weitere Ausführungsmöglichkei- ten.
Der in Fig. 1 dargestellte Kunststoffbeutel besteht aus einem schlauchartigen Folienstück 1, das an seinen unteren Enden durch eine Schweissnaht 2 abgeschlossen ist, wobei die Schweissnaht eine Kante bildet.
Das schlauchartige Folienstück besitzt an seinen oberen Enden zwei aus Wandteilen gebildete übereinanderliegende Zungen, die entlang ihrer Längsseiten miteinander durch Nähte 4 und 5 verschweisst sind, deren innere Kanten parallel zueinander verlaufen und einen Hals 3 abgrenzen. Rechtwinklig dazu und parallel zur Schweissnaht 2, verlaufen Schweissnähte (Schulternähte) 6 und 7, die den Beutel an seinem oberen Ende abschliessen. Der Hals 3 begrenzt somit eine in das Innere des Beutels führende Öffnung, die normalerweise geschlossen ist, indem die den Hals bildenden Lappen plan aufeinanderliegen.
In Fig. 2 ist dargestellt, wie der Beutel aus einem endlosen Schlauch hergestellt werden kann, und zwar in einem kontinuierlichen Arbeitsverfahren. Da die Lappen 3, welche den Hals jedes Beutels bilden, aus der Beutelrand des vorangehenden Beutels entnommen sind, zerfällt die Schweissnaht 2 in die Teile 2a, 2b, 2c und 2d, wobei die letzteren den Ausschnitt begrenzen. Im übrigen besitzt ein solcher in einem kontinuierlichen Verfahren hergestellter Beutel die gleiche Ausbildung wie derjenige nach Fig. 1. Das kontinuierliche Verfahren hat jedoch den Vorteil, dass einerseits die Materialverluste, die üblicherweise bei der Bildung des Halses 3 entstehen, vermieden werden können, überdies lassen sich die Schweissnähte 2 des unteren Endes eines Beutels zusammen mit den Schweissnähten 4, 5, 6 und 7 des oberen Endes eines nachfolgenden Beutels herstellen.
Das Zuschneiden der Beutel erfolgt nach dem Abschweissen entlang der in Fig. 2 angedeuteten Linie 8. Zur Herstellung der Beutel in der in Fig. 2 dargestellten Weise, lassen sich bekannte Schweissmaschinen, die mit entsprechenden Schneidvorrichtungen versehen sind, verwenden. Das Abschweissen der Beutel kann entweder schon in gefülltem oder leerem Zustand erfolgen, wobei im ersteren Falle in bekannter Weise der endlose Schlauch mit dem in den Beuteln aufzunehmenden Medium (Flüssigkeit oder Gas) gefüllt wird. Im letzteren Falle erfolgt die Füllung nach dem Fertigstellen der Beutel durch Einführung eines Röhrchens durch den Hals mittels welchem das Füllmedium in den Beutel geleitet wird. Sofern erwünscht, kann der gefüllte Beutel auch in diesem Falle hermetisch verschweisst werden, indem der Hals frei an seinem oberen Ende verschweisst wird.
In Fig. 3 ist ein mit Flüssigkeit gefüllter Beutel nach Fig. 1 dargestellt. Es ist dabei ersichtlich, dass die Füllung eine Blähung des Beutels, d. h. eine Spreizung seiner Wände zur Folge hat, die zu Spannungen in den Beutelwänden Anlass gibt. Entsprechend der Tendenz des Beutels und der Einwirkung der Füllung, sein grösstes Volumen anzunehmen, welches in der Kugelform liegen würde, sind die Spannungen in der in Fig. 4 angedeuteten Schnittebene III-III am grössten. Diese Spannungen übertragen sich dabei bis in die Wurzelpartie des Halses 3, d. h. zwischen die Enden der durch die Schweissnaht 6 und 7 gebildeten Kanten.
Diese Kanten, welche andererseits als Einspannstellen der den Hals 3 bildenden Lappen betrachtet werden können, rufen somit am unteren Ende des Halses Reaktionskräfte hervor, die der Öffnungstendenz des Halses 3 unter dem Flüssigkeitsdruck entgegenwirken und zwar sind die Reaktionskräfte umso grösser, je grösser der Innendruck des Beutels ist. Diese Reaktionskräfte haben dabei einen vollständigen, d. h. flüssigkeits- und gasdichten Abschluss des Halses zur Folge.
Es zeigt sich andererseits, dass durch Beeinflussung dieser Reaktionskraft an einem Punkte, der in Fig. 3 und 4 mit A bezeichnet ist, die Verschlusswirkung des Halses 3 aufgehoben werden kann, so dass ein Austreten des Füllmediums aus dem Beutel möglich ist. Dies kann dadurch geschehen, dass einerseits das Füllmedium gegen den Hals 3 hin verdrängt wird und andererseits die Wandteile an den Punkten A gegeneinander gepresst werden. Es ist somit möglich, den Beutel ohne weitere Hilfsmittel wie zum Beispiel Trinkhalme zu entleeren, andererseits ist selbstverständlich auch eine Entnahme von Füllmedium durch Saugwirkung in bekannter Art und Weise möglich. Es ist dabei wesentlich, dass sich der Beutel nach jeder Entnahme wieder selbsttätig abschliesst, indem die beschriebenen Spannungen und Kräfte wieder wirksam werden.
Die Entnahme von Flüssigkeit kann somit in mehreren zeitlich getrennten Vorgängen erfolgen.
Der in Fig. 5 dargestellte Kunststoffbeutel weist die Form eines Tetraeders auf, der ebenfalls aus einem Schlauch hergestellt ist. Die Schweissnähte 2 und 6, 7 sind dabei im Unterschied zu den vorangehenden Ausführungsformen räumlich rechtwinklig zueinander angeordnet. Im übrigen entspricht dieser Beutel jedoch denjenigen nach Fig. 1 bis 4.
Fig. 6 zeigt einen Kunststoffbeutel 11 mit einem rechteckigen Bodenstück 12 und Schweissnähten 13.
Der obere Teil des Beutels ist mittels den beiden Nähten 14 und 15 verschlossen, welche zu beiden Seiten des Halses 3 angeordnet sind.
Die Fig. 7-11 zeigen weitere Ausführungsbeispiele durch welche ein Ausschnitt gemäss Fig. 2 in der Bodenpartie der Beutel vermieden wird. Es hat sich gezeigt, dass der Hals durchaus nicht in einer über die Beutelschulter frei hinausragenden Zunge gebil det werden muss. Er kann ebenso durch zwei jeweils ein Rechteck oder auch ein Dreieck darstellende
Schweissung aus einem Schlauchabschnitt abgegrenzt werden. Dabei spielt es keine Rolle, ob die Ab schweissung jeweils ganzflächig, wie Fig. 7 und 9 zeigen, oder nur rahmenförmig, wie in Fig. 8, 10 und
11 gezeigt ist, als Randschweissnähte durchgeführt ist. Wichtig ist nur, dass die den Hals abgrenzenden Nahtkanten parallel zueinander und rechtwinklig zu den die Schultern bildenden Nahtkanten verlaufen.
Bei den vorliegenden Ventilbeuteln mit dreidimensionalen Ventilverschlusskräften liegen geometrisch physikalische Gesetzmässigkeiten zugrunde. In der Erkenntnis dieser Tatsache und dass die Funktion des Ventils nur durch ein wohl abgewogenes Verhältnis bestimmter Voraussetzung erfüllt wird, ist es möglich, von der eigentlichen Achsen-symmetrischen Anbringung des Halses abzuweichen. Das Ventil kann auch unter Wahrung seines Teilungsbzw. Grössenverhältnisses und unter Beibehaltung rechtwinklig zu ihm verlaufender Schulternähte ohne weiteres in eine der Beutelecken verlegt werden. Hierzu ist allerdings erforderlich, dass der Hals parallel zur Winkelhalbierenden, also unter 45O zur Symmetrieachse angeordnet ist (siehe Fig. 11), damit die gleichen oben genannten Voraussetzungen erfüllt sind.
Durch die vorgenannte Verlegung des Halses in eine der Ecken des Beutels wird zudem eine recht gefällige und ausserordentlich handliche Form erzielt.
Ausserdem ermöglicht die bei dieser Halsanordnung seitlich frei bleibende Beutelöffnung ein bequemes Füllen und anschliessendes Endverschweissen.
Wie bei dem in Fig. 1-6 beschriebenen Ventilbeutel mit freistehendem Hals ist auch bei den vorgenannten Ausführungsformen in jedem Falle bei richtiger Verfahrensanwendung eine absolut sichere und nicht nachtropfende Ventilfunktion garantiert.
Hierdurch unterscheiden sich aber die beschriebenen Kunststoffbeutel vor den bekannten auf dem Markte befindlichen durch die Funktion der Ventilsperre in gefülltem Zustande des Ventilbeutels. Da diese rein geometrisch physikalischen Gesetzen unterliegen, lässt sich das dreidimensionale Verschlusskräftespiel durch leichten Gegendruck an dessen gemeisamen Schnittlinien aufheben.
Vorzugsweise wird bereits beim Herstellungsprozess des zur Beutelfertigung dienenden Schlauches letzterem eine Verstreckung in Längsrichtung gegeben von beispielsweise 300 /o, d. h. das Schlauchmaterial hat nach der Fertigung nur noch eine restliche Verstreckbarkeit von 350 /o gegenüber der 6500/0 betragenden in der Querebene. Dies bewirkt eine Orientierung der Moleküle in Längsrichtung des Schlauchmaterials. Hierdurch wird einmal ein absolutes Planliegen der beiden Lappen und andererseits eine für den Grad der später auf das Ventil einwir kern den dreidimensionalen Verschlusskräfte massgebliche Vorspannung des Beutelmaterials erreicht.
Die Erfahrung hat gezeigt, dass für die Erreichung einer maximalen Verschiusswirkung des selbstschlies- senden Ventils gewisse Idealverhältnisse bezüglich Dimensionierung und Anordnung des Halses 3 angegeben werden können. So soll das Breitenverhältnis des Halses zur ganzen Beutelbreite ca. 1,5 : 10 sein, der Hals muss eine Mindestlänge vom Doppelten seiner Breite besitzen. Ausserdem müssen Hals und Beutelschulter einen Winkel von 900 bilden und der Scheitel darf nur ganz leicht gebrochen bzw. im Schweissprozess abgerundet werden.
Es sei erwähnt, dass die Wandstärke des zur Herstellung des Ventilbeutels dienenden Schlauches tunlichst nicht unter 0,1 mm liegen sollte, weil sonst die Weichheit beispielsweise von normalem Polyäthylenschlauch den auf das Ventil wirkenden Fülldruckkräften entgegenwirkt. Bei dem von Natur aus viel härteren Niederdruck-Polyäthylen nach Ziegler oder bei anderen härteren Polyäthylensorten können dagegen die Wandstärken entsprechend bis etwa auf 0,05 mm ohne Beeinträchtigung der später im gefüllten Zustande des Beutels wirksamen Ventilkräfte herabgesetzt werden.
Ausser den dargestellten sind selbstverständlich auch andere Beutelformen möglich. Statt den Beutel aus einem Schlauch herzustellen, lassen sich auch gewöhnliche Folien verwenden, die aus schweissbarem thermoplastischem Kunststoff bestehen.