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.
Bag made of thermoplastic plastic film with a self-closing valve
The present invention relates to a plastic film bag provided with a self-closing valve, which is particularly suitable for storing and repeatedly dispensing liquids.
Plastic bags of this type are known and they have been introduced to the market very quickly, as they have significant advantages over those which - once opened - have to be completely emptied.
In the case of plastic bags that have a self-closing valve, liquid is usually removed by means of a so-called drinking straw, i. H. a tube that is pushed into the bag through the valve. The entire contents of the bag can thus be removed several times, and a used bag can also be stored. In addition, such a bag can be filled or emptied several times.
However, plastic bags of this type have several common disadvantages. On the one hand, for the formation of a valve, closure members projecting into the bag are generally required which, for. B. are lip-shaped, the production of which requires several additional operations, d. H. which cannot be produced at the same time as the bag walls are cut and welded. Apart from that, the consumption of plastic material is also greater.
An increase in the prime costs is difficult to bear because the bags are consumables that are usually thrown away after a single use (emptying) and therefore have to be manufactured cheaply as mass-produced items.
Another disadvantage of the previously known plastic bags with self-closing valves is that the contents of the bag cannot be removed without a drinking straw or similar organ, so that in many cases the bag has to be cut open in the absence of such organs.
The present invention therefore aims to create a plastic bag with a self-closing valve which avoids the aforementioned disadvantages.
The bag according to the invention, which has a neck delimited by parallel seam edges from wall parts of the bag, the parallel seam edges of the neck running at right angles to the shoulder seams of the bag and the neck opening out between the shoulder seams in the bag, is characterized in that the width of the neck is at most half as large as its length and that the neck walls rest against one another, so that a pressure exerted on the walls of the bag by the bag filling leads to a deformation in the area of the mouth of the neck in the interior of the bag, which causes the valve to block Finger pressure exerted on this deformation point from the outside counter pressure enables the valve lock to be lifted.
The drawing shows some exemplary embodiments of the plastic bag according to the invention with a self-closing valve. Show it:
1 shows a plastic bag in elevation;
2 shows a plastic tube from which bags are continuously produced;
3 shows a section along line II-II in FIG. 1
Fig. 4 shows a bag similar to that of Fig. 1;
5 shows a plastic bag in the shape of a tetrahedron;
6 shows a plastic bag with a rectangular bottom;
Fig. 7-11 show further possible embodiments.
The plastic bag shown in Fig. 1 consists of a hose-like piece of film 1, which is closed at its lower ends by a weld seam 2, the weld seam forming an edge.
At its upper ends, the tubular piece of film has two tongues lying one above the other, formed from wall parts, which are welded to one another along their long sides by seams 4 and 5, the inner edges of which run parallel to one another and delimit a neck 3. At right angles to and parallel to the weld seam 2, weld seams (shoulder seams) 6 and 7 run, which close the bag at its upper end. The neck 3 thus delimits an opening leading into the interior of the bag, which opening is normally closed in that the tabs forming the neck lie flat on top of one another.
In Fig. 2 it is shown how the bag can be made from an endless tube, in a continuous process. Since the tabs 3, which form the neck of each bag, are removed from the bag edge of the previous bag, the weld seam 2 breaks up into parts 2a, 2b, 2c and 2d, the latter delimiting the cutout. Otherwise, such a bag produced in a continuous process has the same design as that according to FIG. 1. However, the continuous process has the advantage that on the one hand the material losses that usually occur during the formation of the neck 3 can be avoided the weld seams 2 of the lower end of a bag are produced together with the weld seams 4, 5, 6 and 7 of the upper end of a subsequent bag.
The bags are cut to size after welding along the line 8 indicated in FIG. 2. Known welding machines which are provided with appropriate cutting devices can be used to produce the bags in the manner shown in FIG. The bags can be welded off either when they are filled or empty, and in the former case the endless hose is filled in a known manner with the medium (liquid or gas) to be contained in the bags. In the latter case, the filling takes place after completion of the bag by inserting a tube through the neck by means of which the filling medium is fed into the bag. If desired, the filled bag can also be hermetically sealed in this case by freely sealing the neck at its upper end.
In Fig. 3 a filled with liquid bag according to Fig. 1 is shown. It can be seen that the filling causes bloating of the bag, i.e. H. a spreading of its walls has the consequence, which gives rise to tension in the bag walls. Corresponding to the tendency of the bag and the effect of the filling to assume its greatest volume, which would be in the form of a sphere, the stresses in the sectional plane III-III indicated in FIG. 4 are greatest. These tensions are transferred to the root area of the neck 3, i. H. between the ends of the edges formed by the weld seam 6 and 7.
These edges, which on the other hand can be viewed as clamping points of the lobes forming the neck 3, thus cause reaction forces at the lower end of the neck which counteract the tendency of the neck 3 to open under the liquid pressure, namely the greater the internal pressure of the, the greater the reaction forces Bag is. These reaction forces have a complete, i.e. H. liquid- and gas-tight closure of the neck result.
On the other hand, it can be seen that by influencing this reaction force at a point designated by A in FIGS. 3 and 4, the closing effect of the neck 3 can be canceled so that the filling medium can escape from the bag. This can be done in that, on the one hand, the filling medium is displaced towards the neck 3 and, on the other hand, the wall parts are pressed against one another at points A. It is thus possible to empty the bag without further aids such as drinking straws, on the other hand, of course, it is also possible to remove filling medium by suction in a known manner. It is essential that the bag closes automatically after each removal, in that the described tensions and forces become effective again.
The removal of liquid can thus take place in several time-separated processes.
The plastic bag shown in Fig. 5 has the shape of a tetrahedron, which is also made from a tube. In contrast to the previous embodiments, the weld seams 2 and 6, 7 are arranged spatially at right angles to one another. Otherwise, however, this bag corresponds to that of FIGS. 1 to 4.
6 shows a plastic bag 11 with a rectangular bottom piece 12 and weld seams 13.
The upper part of the bag is closed by means of the two seams 14 and 15 which are arranged on both sides of the neck 3.
FIGS. 7-11 show further exemplary embodiments by means of which a cutout according to FIG. 2 in the bottom part of the bag is avoided. It has been shown that the neck does not at all have to be gebil det in a tongue protruding freely over the shoulder of the bag. It can also be represented by two each representing a rectangle or a triangle
Welding are delimited from a hose section. It does not matter whether the weld is over the entire surface, as shown in FIGS. 7 and 9, or only in the form of a frame, as in FIGS. 8, 10 and
11 is shown, is carried out as edge welds. It is only important that the seam edges delimiting the neck run parallel to one another and at right angles to the seam edges forming the shoulders.
The present valve bags with three-dimensional valve closing forces are based on geometrical and physical principles. In the knowledge of this fact and that the function of the valve can only be fulfilled by a carefully balanced ratio of certain requirements, it is possible to deviate from the actual axially symmetrical attachment of the neck. The valve can also while maintaining its division or. Relative to size and while maintaining shoulder seams running at right angles to it, they can easily be laid in one of the corners of the bag. For this, however, it is necessary that the neck is arranged parallel to the bisector, that is at 45 ° to the axis of symmetry (see FIG. 11), so that the same above-mentioned requirements are met.
Due to the aforementioned relocation of the neck in one of the corners of the bag, a very pleasant and extremely handy shape is also achieved.
In addition, the bag opening, which remains free at the side with this neck arrangement, enables convenient filling and subsequent final welding.
As in the case of the valve bag with a free-standing neck described in FIGS. 1-6, an absolutely safe and non-dripping valve function is guaranteed in the aforementioned embodiments in any case if the method is used correctly.
In this way, however, the described plastic bags differ from the known ones on the market due to the function of the valve lock when the valve bag is filled. Since these are subject to purely geometrical physical laws, the three-dimensional interplay of locking forces can be canceled out by applying slight counter-pressure on its common cutting lines.
Preferably, already during the manufacturing process of the hose used for the production of bags, the latter is given a stretching in the longitudinal direction of, for example, 300 / o, i. H. After production, the hose material only has a remaining stretchability of 350 / o compared to the 6500/0 in the transverse plane. This brings about an orientation of the molecules in the longitudinal direction of the hose material. In this way, on the one hand, the two flaps are absolutely flat and, on the other hand, a prestressing of the bag material which is decisive for the degree of the three-dimensional closing forces that will later act on the valve is achieved.
Experience has shown that certain ideal relationships with regard to the dimensioning and arrangement of the neck 3 can be specified in order to achieve a maximum closing effect of the self-closing valve. The width ratio of the neck to the entire bag width should be approx. 1.5: 10, the neck must have a minimum length of twice its width. In addition, the neck and shoulder of the bag must form an angle of 900 and the vertex may only be broken very slightly or rounded off during the welding process.
It should be mentioned that the wall thickness of the tube used to manufacture the valve bag should not be less than 0.1 mm if possible, because otherwise the softness of normal polyethylene tubing, for example, counteracts the filling pressure forces acting on the valve. With the naturally much harder low-pressure polyethylene according to Ziegler or with other harder types of polyethylene, on the other hand, the wall thicknesses can be reduced accordingly to about 0.05 mm without impairing the valve forces that are effective later when the bag is filled.
In addition to those shown, other bag shapes are of course also possible. Instead of making the bag from a tube, it is also possible to use conventional foils made of weldable thermoplastic material.