Verfahren und Einrichtung für die Herstellung von tetraederförmigen Packungen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für die Herstellung von tetraederförmigen Packungen und eine Einrichtung für die Durchführung des Verfahrens.
Es ist bereits ein Verfahren für die Herstellung von tetraederförmigen Packungen aus flachem Bandmaterial bekannt, das zunächst durch Wickelung oder entsprechendes Zusammenbiegen in Führungsringen oder in einer ähnlichenVorrichtung in ein Rohr geformt wird, worauf der untere Teil des Rohres fortlaufend oder intermittierend mit Flüssigkeit oder einer anderen Substanz gefüllt und die tetraederförmigen Packungen dadurch erhalten werden, dass das Rohr in Abständen in Querrichtung dicht geschlossen wird, wobei jeder nachfolgende Verschlusstreifen in der Hauptsache im rechten Winkel zum vorhergehenden Verschlusstreifen angeordnet wird, und schliesslich die einzelnen tetraederförmigen Packungen dadurch erhalten werden, dass sie bei dem querverlaufenden Verschlusstreifen vom Rohr abgetrennt werden.
Es hat sich ergeben, dass das oben angegebene Verfahren zur Bildung von Falt-, Knitter- und Bruchlinien in der Wand der Verpackung führte, sowohl in der Zone des querverlaufenden Verschlusstreifens wie auch im Material, das zwischen den Verschlussstreifen verbleibt. Solche Falt-, Knitter- und Bruchlinien machen die Packung unansehnlich, besonders im Falle von Packungen mit flüssigem Inhalt, und, was weit nachteiliger ist, verringern die Festigkeit der Flüssigkeitspackung und bilden Punkte, an denen die innere oder äussere Feuchtigkeit angreifen kann, um die Packungswand zu schädigen, so dass hässliche Flecken und selbst Undichtheiten auftreten können.
Es ist natürlich zweckmässig, in erster Linie das Auftreten solcher Knitter- und Bruchlinien, hier kurz Faltlinien genannt, zu vermeiden, wozu die Verwendung von dauerhaft härtbarem oder deformierbarem Material, beispielsweise von Kunststoffen, beste Ergebnisse ermöglicht.
Aus wirtschaftlichen Gründen ist die Verwendung von Kunststoff in solchem Umfange jedoch nicht möglich. Es wurden deswegen Versuche unternommen, eine wohlfeile, bessere Packung zu schaffen. Zu diesem Zwecke wurde häufig Papier als Packungsmaterial verwendet, das auf der Packungsinnenseite mit einem dünnen Überzug aus Polyäthylen oder einem anderen Kunststoff überzogen war. Um die Packung auf der Aussenseite vor der Umgebungsfeuchtigkeit zu schützen, können die Aussenflächen mit einem wohlfeilen Wasserabstossmittel, wie z. B.
Paraffin, imprägniert werden.
Es hat sich jedoch herausgestellt, dass es schwierig ist, eine Packung aus solchem Material wasserdicht zu halten. Die Qualität des Papiers ist dabei von allergrösster Bedeutung und die obengenannte Bildung von Faltlinien während des Herstellungsverfahrens ergibt manchmal ein Schwächen des Papiers und ein Reissen des sehr dünnen Polyäthylen-Überzuges. Wenn letzteres eintritt, dringt die Flüssigkeit in der Packung in das Papier ein und weicht es auf, so dass es während der Handhabung der Packung oder schon unter der Einwirkung des Druckes der Flüssigkeit in der Packung reisst. Damit wird eine genaue Prüfung der Qualität des Rohstoffes erforderlich, was wiederum eine Erhöhung der Kosten mit sich bringt.
Je billiger (und steifer) das verwendete Material ist, desto grösser ist seine Neigung zum Brechen.
Bei den meisten Verpackungsmaterialien sind solche Brüche unvermeidlich. Mit Rücksicht darauf ist es von Bedeutung, ein Verfahren zu finden, bei dem die genannten Fehler der Packung nur in dem querver laufenden Verschlusstreifen auftreten, wo sie die geringste nachteilige Wirkung für die Qualität der fertigen Packung mit sich bringen.
Das gilt nicht nur mit Rücksicht auf die Faltlinien, die während des tatsächlichen Bildens der tetraederförmigen Packung auftreten, sondern ebenso mit Rücksicht auf Faltlinien, die sich bilden, wenn das Rohr durch Wickelung oder entsprechendes Zusammenbiegen aus der flachen Materialbahn gebildet, dann gefüllt und den Verschliessbacken der Verschliessmaschine zugeführt wird. Die Gründe für diese Faltlinien liegen in der mechanischen Handhabung des rohrförmigen Ausgangsmaterials bzw. der flachen Materialbahn, aus der das Rohr geformt wird.
Die genannten Massnahmen führen sehr leicht zu Schädigungen der Bahn, was Faltlinien oder gar Löcher in dem verarbeiteten Material bewirkt. Um Schäden durch die Handhabung der flächenförmigen Materialbahn oder des Rohres zu vermeiden, ist das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Beeinflussung der Bahn bzw. des Rohres, das aus der Bahn gebildet ist, welche die Gefahr des Brechens, Faltens, Knikkens, Schneidens oder anderer Beschädigungen der Bahn bzw. des Rohres mit sich bringt, innerhalb der Gebiete für die herzustellenden Verschlusstreifen bewirkt wird, so dass solche Deformationen in die Verschlusstreifen eingeschlossen werden und die Wandteile für die tetraederförmige Packung nicht beeinträchtigen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich also auf ein Verfahren und eine Einrichtung für die Herstellung einer tetraederförmigen Packung aus rohrförmigem Verpackungsmaterial, bei der die wirkliche Formgebung so erfolgt, dass die Gefahr von Faltlinien oder Brüchen in der Wand der Packung auf ein absolutes Minimum herabgesetzt ist.
Die Erfindung hat den grossen Vorteil, dass sie die Verwendung eines Materials ermöglicht, das hin sichtlich der : Elastizität von geringerer Qualität ist, z. B. wohlfeiles Papier, das in oben beschriebener Weise behandelt wurde, Metallfolie, dünner Zinnfolie oder anderer derartiger Materialien. Auf diese Weise wird es nicht nur möglich, bekannte Arten von Packungen billiger herzustellen, sondern auch Öle und dergleichen in tetraederförmigen Packungen aus dünner Zinnfolie zu verpacken, was bisher nicht möglich war.
Das durch die Erfindung gegebene Verfahren und die Einrichtung für die Durchführung des Verfahrens bauen auf der Beobachtung auf, dass rohrförmiges Verpackungsmaterial, das eine-unbedeu- tende Elastizität besitzt und abwechselnd in einer von zwei senkrecht aufeinanderstehenden Richtungen flachgedrückt wird, um es in einen fortlaufenden Strang von tetraederförmigen Packungen zu verwandeln, notwendigerweise das Brechen, Zerknittern und Falten aushalten muss.
Es ist das Ziel dieser Erfindung, diese je nach der Elastizität des Materials mehr oder weniger unvermeidlichen Faltlinien so zu legen, dass sie die Packung nicht schwächen.
Das kann bei einer Ausführungsart des Verfahrens nach der Erfindung dadurch erreicht werden, dass jedes Flachpressen des Rohres im Prinzip durch zumindest zwei Vorgänge herbeigeführt wird. Ein erstes Zusammendrücken oder Vorformen des Rohres wird beispielsweise mit Hilfe von Backen durchgeführt, die schmalen Messerklingen gleichen, quer zur Längsrichtung des Rohres angeordnet sind und längs der Klingen oder Kanten der Backen am Rohr eine scharfe Faltlinie bewirken. Die nächste Massnahme ist ein zweites Zusammendrücken oder Fertigformen zwischen den Backen, wobei das Rohr um die Faltlinie in einem Streifen, dessen Breite in Richtung der Rohrachse liegt, flachgepresst wird, so dass die Faltlinie oder die Faltlinien innerhalb der durch das Zusammendrücken gebildeten flachen Fläche liegen, in der der Verschlusstreifen des Rohres entsteht.
Gleichzeitig mit dem Verschliessen des Rohres oder nach diesem werden zwei benachbarte Packungen im Bereich des Verschlusstreifens voneinander getrennt.
Wenn die Form der Verschliesseinrichtung für die Herstellung des Verschlusstreifens zwischen den tetraederförmigen Packungen - sei es, dass der Verschluss mittels Wärme bewirkt, oder sei es, dass er dadurch herbeigeführt wird, dass der Streifen durchgeschnitten und das Ende umgelegt wird - es schwierig macht, zu gleicher Zeit die schmalen klingenartigen Faltbacken, die den scharfen Knick quer zum Rohr bewirken sollen, und die Verschliessbakken zusammen mit der Schneid- und Faltvorrichtung anzulegen, werden alle notwendigen Massnahmen des Führens und Streckens der Papierbahn und des Vorformens des Rohres, die die Gefahr des Brechens, Faltens, Schneidens oder eines anderen Schadens für die Bahn oder das Rohr mit sich bringen, in den Zonen der Papierbahn bzw.
des Rohres ausgeführt, die beim Verschliessen der Packung in den Bereich der Verschlusstreifen fallen, so dass die Schäden in dem Bereich der Verschlusstreifen liegen und die Wände der Packung selber nicht beeinträchtigen.
Bei einer besonders geeigneten Ausführungsform des Verfahrens nach dieser Erfindung erfolgt die Verformung oder das Falten des Rohres oder der Papierbahn längs einer Linie, die in der Hauptsache im rechten Winkel zur Längsachse des Rohres in einem Abstand von der Mittellinie des vorausgehenden gleichgerichteten Verschlusstreifens verläuft, der längs der Erzeugenden des Rohres die Länge von zwei Tetraedererzeugenden plus zweimal der Breite des Verschlusstreifens oder eines Vielfachen dieser Summe beträgt.
Sowohl das Verfahren nach dieser Erfindung wie auch die erfindungsgemässe Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens werden nachfolgend mit Bezug auf die Fig. 4 bis 19 beispielsweise beschrieben, während anhand der Fig. 1 bis 3 die Nachteile des bisherigen Verfahrens erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 eine Stufe bei der Bildung einer tetraederförmigen Packung nach den bisher verwendeten Verfahren;
Fig. 2 die Bildung oder Verteilung der Faltstellen, wenn die Backen längs der Erzeugenden des Rohres gleiten
Fig. 3 eine Packung mit Faltstellen, die während des bisherigen Verfahrens entstanden sind;
Fig. 4 schematisch ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung nach dieser Erfindung für das Zusammenpressen eines Rohres;
Fig. 5 das Anordnen der Faltstelle im Verschlussstreifen nach dem Prinzip dieser Erfindung;
Fig. 6 und 7 eine andere Ausführungsform bei gleichem Prinzip wie in Fig. 4 und 5;
Fig. 8, 9 und 10 verschiedene Ausführungsformen der Einrichtung zum Vorformen der Packung;
Fig. 11 und 12 Ausführungsformen für das Fertigformen und dichte Verschliessen der Packung;
Fig. 13 eine schematische Darstellung einer Einrichtung für die weitere Verminderung der Spannungen im Verpackungsmaterial;
Fig. 14 eine schematische Darstellung einer Einrichtung, in welcher für die herzustellende Packung beispielsweise Aluminiumfolie oder eine Zinnfolie als Verpackungsmaterial verwendet wird;
Fig. 15 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer klingenartigen Backe, die besonders für bestimmte Arten von Materialien geeignet ist
Fig. 16 das Prinzip einer anderen Art des Vorformens nach dieser Erfindung;
Fig. 17 die gleiche Einrichtung von der Seite gesehen
Fig. 18 eine Ausführungsform eines Paares Vorformbacken, von oben gesehen, und
Fig. 19 eine Einrichtung für die Erzeugung einer Faltlinie im flachen Abschnitt der Materialbahn.
Frühere Verfahren für die Herstellung tetraederförmiger Packungen machen von einem Paar mehr oder weniger flacher Backen zum Zusammendrücken des Rohres Gebrauch, wobei die möglicherweise in der Packung enthaltene Flüssigkeit gleichzeitig weggedrückt wurde. Wenn das für das Rohr verwendete Material nicht genügend Elastizität besitzt, entstehen dabei notwendigerweise quer zum Rohr zwei Schwächungslinien in Form von Faltlinien (z. B. bei 1 in Fig. 1).
Diese Faltlinien verlaufen in der Regel in Zickzack-Linien und erstrecken sich sowohl in die Wand der bereits erzeugten Packung wie in die Wand des Rohres, dessen unterer Teil zusammengepresst wurde, d. h. mit anderen Worten in die Wand der nächsten, zu bildenden tetraederförmigen Packung.
Wenn ausserdem die Backen längs der Erzeugenden des Rohres gleiten, wie das bei früheren Einrichtungen für die Herstellung tetraederförmiger Pakkungen üblich war, dann entsteht eine Faltlinie ähnlich der bei 2 in Fig. 2 gezeigten. In diesem Falle erscheinen die gebildeten Faltlinien, wie das in der fertigen Packung in Fig. 3 zu sehen ist.
Gemäss einer Ausführungsform dieser Erfindung erfolgt das Vorformen der tetraederförmigen Pakkung mit Hilfe schmaler klingenartiger Klemmbacken quer zur Längsrichtung des Rohres in der in Fig. 4 gezeigten Art. Eine mehr oder weniger abgerundete Klinge 3 bewegt sich gegen das Rohr und trifft auf eine entsprechende Klinge 3, die sich aus der anderen Richtung nähert. Um zu verhüten, dass die die Klemmelemente bildenden Klingen am Rohr entlanggleiten, sollten diese Formgebungsklingen sich in etwa kreisförmigen Bahnen mit einem Radius R bewegen, dessen Mittelpunkt P in der oberen Ecke des schlussendlich erzeugten Verschlusstreifens liegt.
Auf diese Weise wird die unvermeidliche Faltlinie unmittelbar unter der Klinge und in der Hauptsache längs der Linie der Klinge gebildet.
Da die Spannungszustände um die Faltlinien wie beispielsweise in dem in Fig. 4 gezeigten Falle, unsymmetrisch sind, ist es bei bestimmten verwendeten Materialien zweckmässig, die Klingen, wie in Fig. 15 gezeigt, gekrümmt ausZubilden.
Wenn der Flüssigkeitsdruck und infolgedessen die innere Spannung beträchtlich sind, kann es in bestimmten Fällen zweckmässiger sein, die Kanten in umgekehrter Richtung zu krümmen.
Dem Vorformen des Rohres folgt ein Fertigformen (Verschliessen), das ausgeführt werden kann, wie Fig. 5 zeigt, wo ein Paar geteilter Verschliessbacken 4 längs der Formklingen 3 gleiten und darnach sich von der mit ausgezogenen Linien gezeigten Stellung in die mit gestrichelten Linien gekennzeichnete Stellung drehen. Diese Verschliessbacken werden in zweckmässiger Weise mit Heizelementen versehen, die das Verschliessen bewirken.
Die Verschliessbacken können natürlich auch flach ausgebildet sein und ohne irgendwelches Drehen mit Druck sich direkt auf die Faltlinie legen, wenn das das Rohr bildende Material nicht zu unelastisch ist, wie beispielsweise in Fig. 8. Bei diesem Verfahren treten jedoch leicht Faltlinien oder Brüche direkt in den Ecken auf.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen können die Formklingen gut dazu verwendet werden, das Abtrennen der fertigen Packungen nach deren vollständigem Verschliessen durchzuführen.
Bei diesem Klemmverfahren erfolgt das Falten oder Knicken des Rohres so, dass eine geradlinige Knickung erhalten wird, um die ohne nennenswerte Spannung in den Seitenflächen ein Verschlusstreifen gebildet werden kann. Beim Verschliessen oder Bilden des Verschlusstreifens wird die Faltlinie in der Mitte des Verschlusstreifens, d. h. nahe bei der Schnittkante beim Durchschneiden angeordnet.
Fig. 6 und 7 veranschaulichen zwei Stufen einer anderen Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung. Hier sind die Klemmbacken ebenfalls spitz ausgeführt und das Verschliessen durch Wärme anwendung erfolgt, indem die Klemmbacken, wie Fig. 7 zeigt, um ihre Spitzen zuerst in der einen Richtung und dann in der andern Richtung gedreht werden, so dass die Klemmbacken einmal die voll ausgezogen gezeigte Stellung und zum andern Mal die gestrichelt gezeigte Stellung erreichen.
Die Fig. 11 und 12 zeigen eine Abänderung der Verschliessbacken entsprechend Fig. 5, bei der die Backen beim Verschwenken an dem Rohr abrollen.
Die Fig. 9 und 10 zeigen in gleicher Weise einen Verschliessvorgang, wobei das Rohr mit Hilfe von einem Paar sowohl die Klemm- als auch die Verschliessbacken bildenden Walzen zusamengedrückt wird, die dabei in einer mittleren Stellung ansetzen und dann in einer oder in beiden Richtungen abrollend einen Verschlusstreifen bilden.
Die oben beschriebenen Verfahren als Ausführungsbeispiele für die vorliegende Erfindung ergeben einen tetraederförmigen Körper durch das Flachdrükken des rohrförmigen Verpackungsmaterials und dann Verschliessen der oberen Kante, wobei das Volumen bei dem Fertigformen und dichten Abschliessen verringert wird.
Um das Entstehen eines zu hohen Innendruckes zu vermeiden, kann entweder ein Paar Stützglieder in Form von Federn oder einer ähnlichen Vorrichtung, z. B. Blattfeder in Fig. 4 und 6 in Fig. 8, die die Seitenteile der tetraederförmigen Packung etwas einwärts drücken, aber während des eigentlichen Verschliessens der Packung nach aussen springen, oder aber eine Anordnung ähnlich der in Fig. 13 gezeigten verwendet werden.
Diese Anordnung besteht aus einem Kolben 5, der in dem oberen Teil des Rohres angeordnet ist und in zeitlicher Abstimmung mit den Klemmbacken sich in solcher Weise bewegt, dass der Druck der Flüssigkeit am unteren Ende stets ein Minimum ist.
Der Kolben ist in passender Weise mit einem Ventil versehen, so dass seine Abwärtsbewegung in Verbindung mit der abwärts gerichteten Zufuhr des Verpackungsmaterials mit dem kleinstmöglichen Widerstand erfolgt. Der Kolben 5 kann auch zwischen Führungen laufen, die gleichzeitig als innere Stütze oder Richtdorn für das Rohr auf seinem Weg abwärts zu der Verschliesseinrichtung dienen.
Der Aufwärtshub des Kolbens bewirkt eine Stabilisierung des Druckes innerhalb des Rohres und dieser Vorgang kann so eingestellt werden, dass die Packung, die gerade verschlossen werden soll, gerade so viel Flüssigkeit enthält, dass sie während des Verschliessens nicht platzt.
Die verhältnismässig flache Anordnung, die die Oberflächen in der tetraederförmigen Packung während der letzten Stufe der Herstellung der Packung angenommen haben, lässt diese in Wirklichkeit als Membranen wirken, so dass sie eine gewisse Ausweitung annehmen können.
Mit der vorliegenden Einrichtung kann in hohem Masse unelastisches Material, z. B. flächenförmiges Metall, verwendet werden. Mit solchem Material ist es in der Regel praktisch nicht möglich, das in Fig. 13 veranschaulichte Verfahren für die Herstellung von Rohren, die durch Zusammenlegen entstanden sind, zu verwenden. Statt dessen sollte das Material schraubenförmig zu einem Rohr gewickelt werden, wie das Fig. 14 zeigt.
Bei der Benutzung von flächenförmigem Metall oder ähnlichem Material hat sich ergeben, dass es schwierig ist, die flachen Flächen in der gleichen Weise dicht zu verschliessen wie bei thermoplastischem Material. Die dem Material eigene Steifheit wurde im vorliegenden Falle dadurch ausgenutzt, dass nach der Bildung des flachen Verschlusstreifens dieser durchschnitten und das geschnittene Ende umgelegt wird, wobei möglicherweise ein Verschlussstreifen in an sich bekannter Weise benutzt wird.
Die in den Fig. 16 und 17 gezeigten Einrichtungen sind dann zweckmässig, wenn für den Faltmechanismus Raum notwendig ist, und Fig. 19 zeigt eine Einrichtung, die dann verwendbar ist, wenn für die Verschliessbacken eine einfache Konstruktion erforderlich ist.
Wenn ein querliegender Streifenverschluss (7 und 8) gemacht wird, hat der obere Teil des Rohres, wie die Fig. 16 und 17 zeigen, das Bestreben, sich selber entsprechend einzustellen. Das Mass des Flachdrückens in der Ebene des zuletzt geformten Verschlusstreifens ist von den Eigenschaften des Materials abhängig, aus dem das Rohr besteht. Wird ein verhältnismässig steifes Material verwendet, wie z. B. Papier oder flächenförmiges Metall, so zeigt sich ein gutes Stück rohraufwärts noch die Wirkung des Flachdrückens.
Nach den Fig. 16 und 17 wird dieses Flachdrükken dazu benutzt, das Rohr mit einem Paar scharfer klingenartiger Klemmbacken 10 und 11 vorzuformen, wobei die Faltbacken 10 mit den Verschliessbacken 12 und die Faltbacken 11 mit den Verschliessbacken 13 zusammenwirken. Der Abstand zwischen jedem Paar Faltbacken und der Mittellinie der Verschliessbacken, mit denen die Faltbacken zusammenarbeiten, soll die Breite von zwei Tetraedererzeugende plus zwei Verschlusstreifen oder ein Vielfaches dieser Summe besitzen.
Die Arbeit der Faltbacken wird dabei bedeutend erleichtert, da das Rohr als Folge der Zusammendrückwirkung der Verschliessbacken einen ovalen Querschnitt annimmt und die Faltlinie, die die Neigung hat, im Zickzack zwischen den Kanten der Backen zu verlaufen, entwickelt sich nicht so weit längs der Rohrachse als im Falle, wo die Faltbacken direkt vor den Verschliessbacken angeordnet sind.
Um die Veränderung im Volumen während des Vorformens des Rohres zu verringern, ist es in manchen Fällen zweckmässig, die Backen 10 und 11 so auszubilden, wie Fig. 18 zeigt. Bei diesen ist der Falt am schärfsten bei der Kante des zu bildenden Verschlusstreifens ausgebildet. Das ist von Bedeutung, wenn der alsdann gebildete Verschlusstreifen die Bruch- oder Faltlinie ganz umfassen soll, ohne selber allzu breit ausgebildet werden zu müssen.
Wenn die Backen 10 und 11 nach Bilden der Faltlinie das Rohr freigeben, kehrt dieses, vorausgesetzt, dass das Material des Rohres nicht zu steif ist, als Folge des inneren Flüssigkeitsdruckes in seine vorherige ovale Form zurück. Wenn aber die Verschliessbacken wirksam werden, folgt die entstehende Falte der zuerst entstandenen Faltlinie und es wird leicht bewirkt, dass sie innerhalb des Verschlussstreifens zu liegen kommt.
Natürlich muss die Form der Faltbacken vom Material, das für das Rohr benutzt wird, abhängig sein. Fig. 18 zeigt eine Form für verhältnismässig steifes Material. Es ist wichtig, dass das Rohr zunächst eine Falte erhält, die beim nachfolgenden Verschliessen im Verschlusstreifen eingeschlossen wird, da, ausser wenn das Material des Rohres äusserst elastisch ist, während des Formens des Rohres in einen Strang tetraederförmiger Packungen eine solche Falte unvermeidlich entsteht.
Fig. 19 zeigt eine andere Ausführungsform. Ein Paar Führungsrollen 14 und 15 sind als Klemmelemente so angeordnet, dass sie rechtwinklig zur Längsrichtung der Materialbahn in einem Abstand, der dem Abstand zwischen zwei querverlaufenden Verschlusstreifen entspricht, Faltlinien erzeugen. Die Wirkung der Rollen ist mit der Wirkung der Verschliessbacken so synchronisiert, dass die Faltlinien während des Verschliessvorganges so weit wie möglich zentral im Verschlusstreifen zu liegen kommen und in diesem eingeschlossen werden.
Fig. 19 zeigt ebenfalls einen Form- oder Führungsring 16, der so angeordnet ist, dass er das Rohr direkt bei einer Faltlinie oder in der Nähe einer solchen Faltlinie erfasst. Die Bewegung des Ringes und die Weiterführung sind zeitlich so aufeinander abgestimmt, dass die Seiten der tetraederförmigen Pakkung, die geformt wird, nicht beeinträchtigt werden.
Das Führungselement 16, das in geeigneter Weise geteilt ist, gibt alsdann den Griff frei und ein anderer Führungsring 17 ergreift das Rohr an einer anderen Stelle, bei der der nächste Verschlusstreifen gebildet werden soll.
Auf diese Weise wird eine Beschädigung der Oberflächen der tetraederförmigen Packung vermieden und Faltlinien, die unvermeidlich sind, werden innerhalb der Verschlusstreifen angeordnet, wo ihre Nachteile wirkungslos werden.
Process and device for the production of tetrahedral packs
The present invention relates to a method for the production of tetrahedral packs and a device for carrying out the method.
A method is already known for the production of tetrahedral packings from flat strip material, which is first formed into a tube by winding or corresponding bending in guide rings or in a similar device, whereupon the lower part of the tube is continuously or intermittently filled with liquid or another substance filled and the tetrahedral packs are obtained in that the tube is tightly closed at intervals in the transverse direction, with each subsequent closure strip being arranged mainly at right angles to the preceding closure strip, and finally the individual tetrahedral packs are obtained in that they are transverse sealing strips are separated from the pipe.
It has been found that the above method resulted in the formation of fold, crease and break lines in the wall of the package, both in the zone of the transverse closure strip and in the material which remains between the closure strips. Such fold, crease and break lines make the pack unsightly, especially in the case of packs with liquid contents, and, what is far more disadvantageous, reduce the strength of the liquid pack and form points at which the internal or external moisture can attack Damage the packing wall, so that ugly stains and even leaks can occur.
It is, of course, advisable primarily to avoid the occurrence of such crease and break lines, referred to here for short as fold lines, for which purpose the use of permanently hardenable or deformable material, for example plastics, enables the best results.
For economic reasons, however, the use of plastic to such an extent is not possible. Attempts have therefore been made to create a cheaper, better package. For this purpose, paper was often used as the packing material, which was covered on the inside of the pack with a thin coating of polyethylene or another plastic. In order to protect the pack on the outside from the ambient moisture, the outer surfaces can be treated with an inexpensive water repellent, such as. B.
Paraffin, to be impregnated.
However, it has been found that it is difficult to keep a package made of such material watertight. The quality of the paper is of the utmost importance and the aforementioned formation of fold lines during the manufacturing process sometimes weakens the paper and tears the very thin polyethylene coating. When the latter occurs, the liquid in the pack penetrates the paper and softens it so that it tears during handling of the pack or even under the action of the pressure of the liquid in the pack. This means that a precise check of the quality of the raw material is necessary, which in turn increases costs.
The cheaper (and stiffer) the material used, the greater its tendency to break.
Such breaks are inevitable with most packaging materials. With this in mind, it is important to find a method in which the said defects in the pack only occur in the transverse sealing strip where they have the least adverse effect on the quality of the finished pack.
This applies not only with regard to the fold lines that occur during the actual formation of the tetrahedral pack, but also with regard to the fold lines that are formed when the tube is formed from the flat material web by winding or corresponding bending, then filled and the sealing jaws is fed to the sealing machine. The reasons for these fold lines lie in the mechanical handling of the tubular starting material or the flat material web from which the tube is formed.
The measures mentioned lead very easily to damage to the web, which causes fold lines or even holes in the processed material. In order to avoid damage caused by handling the sheet-like material web or the pipe, the method according to the present invention is characterized in that the mechanical influence on the web or the pipe formed from the web, which increases the risk of breaking, folding, Kinking, cutting or other damage to the web or tube with it, is effected within the areas for the closure strips to be produced, so that such deformations are included in the closure strips and do not affect the wall parts for the tetrahedral pack.
The present invention thus relates to a method and a device for the production of a tetrahedral pack from tubular packaging material, in which the actual shaping is carried out so that the risk of fold lines or breaks in the wall of the pack is reduced to an absolute minimum.
The invention has the great advantage that it allows the use of a material that is visibly towards the: elasticity is of lower quality, e.g. B. cheap paper that has been treated in the manner described above, metal foil, thin tin foil or other such materials. In this way it is not only possible to manufacture known types of packs cheaper, but also to pack oils and the like in tetrahedral packs made of thin tin foil, which was previously not possible.
The method given by the invention and the device for carrying out the method are based on the observation that tubular packaging material, which has an insignificant elasticity and is alternately pressed flat in one of two perpendicular directions, turns it into a continuous strand to transform from tetrahedral packs, necessarily has to withstand breaking, crumpling and folding.
The aim of this invention is to lay these fold lines, which are more or less unavoidable, depending on the elasticity of the material, so that they do not weaken the pack.
In one embodiment of the method according to the invention, this can be achieved in that each flattening of the pipe is in principle brought about by at least two processes. A first compression or preforming of the pipe is carried out, for example, with the aid of jaws that resemble narrow knife blades, are arranged transversely to the longitudinal direction of the pipe and produce a sharp fold line along the blades or edges of the jaws on the pipe. The next measure is a second compression or final molding between the jaws, whereby the tube is pressed flat around the fold line in a strip, the width of which is in the direction of the tube axis, so that the fold line or lines lie within the flat area formed by the compression in which the sealing strip of the pipe is created.
At the same time as or after the tube is closed, two adjacent packs are separated from one another in the area of the closure strip.
If the shape of the sealing device for the production of the sealing strip between the tetrahedral packs - be it that the sealing is effected by means of heat, or it is that it is brought about by cutting the strip and folding the end - makes it difficult to close At the same time, the narrow blade-like folding jaws, which are supposed to cause the sharp kink across the pipe, and the closing jaws together with the cutting and folding device, all necessary measures for guiding and stretching the paper web and preforming the pipe, which reduce the risk of breaking , Folding, cutting or any other damage to the web or tube, in the zones of the paper web or
of the tube, which fall into the area of the closure strips when the pack is closed, so that the damage lies in the area of the closure strips and does not affect the walls of the pack itself.
In a particularly suitable embodiment of the method according to this invention, the deformation or folding of the tube or the paper web takes place along a line which runs mainly at right angles to the longitudinal axis of the tube at a distance from the center line of the preceding rectified fastener strip, which runs longitudinally the generatrix of the tube is the length of two tetrahedral generators plus twice the width of the fastener strip or a multiple of this sum.
Both the method according to this invention and the device according to the invention for carrying out the method are described below with reference to FIGS. 4 to 19, for example, while the disadvantages of the previous method are explained with reference to FIGS. 1 to 3. Show it:
1 shows a stage in the formation of a tetrahedral packing according to the previously used methods;
Fig. 2 shows the formation or distribution of the folds when the jaws slide along the generatrix of the tube
3 shows a pack with folds which have arisen during the previous method;
Fig. 4 schematically shows an embodiment of the device according to this invention for compressing a pipe;
5 shows the arrangement of the fold in the closure strip according to the principle of this invention;
6 and 7 show another embodiment based on the same principle as in FIGS. 4 and 5;
8, 9 and 10 different embodiments of the device for preforming the pack;
FIGS. 11 and 12 show embodiments for the final molding and tight closing of the pack;
13 shows a schematic representation of a device for the further reduction of the stresses in the packaging material;
14 shows a schematic representation of a device in which, for example, aluminum foil or a tin foil is used as packaging material for the pack to be produced;
Fig. 15 is a schematic representation of an embodiment of a blade-like jaw particularly suitable for certain types of materials
Fig. 16 shows the principle of another type of preform according to this invention;
17 shows the same device seen from the side
18 shows an embodiment of a pair of preform jaws, seen from above, and FIG
19 shows a device for producing a fold line in the flat section of the material web.
Earlier methods of manufacturing tetrahedral packings made use of a pair of more or less flat jaws to compress the tube, thereby simultaneously pushing away any liquid contained in the pack. If the material used for the tube does not have sufficient elasticity, two lines of weakness in the form of fold lines (e.g. at 1 in FIG. 1) necessarily arise across the tube.
These fold lines usually run in zigzag lines and extend both into the wall of the packing already produced and into the wall of the tube whose lower part has been compressed, i.e. H. in other words into the wall of the next tetrahedral pack to be formed.
In addition, when the jaws slide along the generatrix of the tube, as was the case with previous devices for the manufacture of tetrahedral packages, a fold line similar to that shown at 2 in FIG. 2 is produced. In this case, the fold lines formed appear, as can be seen in the finished pack in FIG.
According to one embodiment of this invention, the preforming of the tetrahedral pack is carried out with the aid of narrow blade-like clamping jaws transversely to the longitudinal direction of the pipe in the manner shown in FIG. 4. A more or less rounded blade 3 moves against the pipe and strikes a corresponding blade 3, approaching from the other direction. In order to prevent the blades forming the clamping elements from sliding along the pipe, these shaping blades should move in approximately circular paths with a radius R, the center point P of which is in the upper corner of the closure strip ultimately produced.
In this way the inevitable fold line is formed immediately under the blade and mainly along the line of the blade.
Since the states of tension around the fold lines are asymmetrical, for example in the case shown in FIG. 4, it is expedient, with certain materials used, to make the blades curved, as shown in FIG.
If the fluid pressure and consequently the internal tension are considerable, it may in certain cases be more appropriate to curve the edges in the opposite direction.
The pre-forming of the tube is followed by final forming (sealing), which can be carried out, as shown in FIG. 5, where a pair of split sealing jaws 4 slide along the forming blades 3 and then move from the position shown in solid lines to the position indicated by dashed lines rotate. These closing jaws are expediently provided with heating elements that effect the closing.
The closing jaws can of course also be designed flat and lie directly on the fold line without any turning with pressure if the material forming the tube is not too inelastic, as for example in FIG. 8. With this method, however, fold lines or breaks easily occur directly the corners.
In the above-described embodiments, the shaped blades can be used to perform the severing of the finished packs after they have been completely closed.
With this clamping method, the tube is folded or kinked in such a way that a straight kink is obtained, around which a closure strip can be formed without significant tension in the side surfaces. When closing or forming the fastener strip, the fold line is made in the middle of the fastener strip, i. H. placed close to the cutting edge when cutting through.
Figures 6 and 7 illustrate two stages of another embodiment according to the present invention. Here the clamping jaws are also designed to be pointed and the closing is done by applying heat, as the clamping jaws, as shown in FIG. 7, are rotated around their tips first in one direction and then in the other direction, so that the clamping jaws are fully extended Reach the position shown and the second time the position shown in dashed lines.
11 and 12 show a modification of the closing jaws according to FIG. 5, in which the jaws roll on the pipe when pivoted.
9 and 10 show a closing process in the same way, the tube being pressed together with the aid of a pair of rollers forming both the clamping and the closing jaws, which start in a central position and then roll in one or both directions form a closure strip.
The methods described above as exemplary embodiments of the present invention result in a tetrahedral body by flattening the tubular packaging material and then closing the upper edge, the volume being reduced in the final molding and sealing.
In order to avoid the development of too high an internal pressure, either a pair of support members in the form of springs or a similar device, e.g. B. leaf springs in Fig. 4 and 6 in Fig. 8, which press the side parts of the tetrahedral pack slightly inward, but jump outward during the actual closing of the pack, or an arrangement similar to that shown in Fig. 13 can be used.
This arrangement consists of a piston 5 which is arranged in the upper part of the tube and moves in time with the clamping jaws in such a way that the pressure of the liquid at the lower end is always a minimum.
The piston is suitably valved so that its downward movement in connection with the downward supply of the packaging material takes place with the least possible resistance. The piston 5 can also run between guides, which at the same time serve as an inner support or straightening mandrel for the pipe on its way down to the closing device.
The upward stroke of the piston stabilizes the pressure inside the tube and this process can be adjusted so that the package that is about to be closed contains just enough liquid that it does not burst during the closure.
The relatively flat arrangement that the surfaces in the tetrahedral packing assumed during the last stage of the packing process actually allows them to act as membranes so that they can assume a certain expansion.
With the present device, a highly inelastic material, e.g. B. sheet metal can be used. With such a material it is usually not practically possible to use the method illustrated in FIG. 13 for the production of pipes which have been created by collapsing. Instead, the material should be helically wound into a tube, as shown in FIG. 14.
When using sheet metal or similar material, it has been found that it is difficult to seal the flat surfaces in the same way as with thermoplastic material. The inherent stiffness of the material was used in the present case in that after the formation of the flat fastener strip it is cut through and the cut end is turned over, possibly using a fastener strip in a manner known per se.
The devices shown in Figs. 16 and 17 are useful when space is required for the folding mechanism, and Fig. 19 shows a device which can be used when a simple construction is required for the locking jaws.
When a transverse strip fastener (7 and 8) is made, the upper part of the tube, as FIGS. 16 and 17 show, tends to adjust itself accordingly. The degree of flattening in the plane of the last formed closure strip depends on the properties of the material from which the tube is made. If a relatively stiff material is used, such as. B. paper or sheet metal, the effect of flattening can still be seen a good bit up the pipe.
According to FIGS. 16 and 17, this flat pressing is used to preform the tube with a pair of sharp, blade-like clamping jaws 10 and 11, the folding jaws 10 cooperating with the closing jaws 12 and the folding jaws 11 cooperating with the closing jaws 13. The distance between each pair of folding jaws and the center line of the closing jaws, with which the folding jaws work together, should be the width of two tetrahedron plus two closing strips or a multiple of this sum.
The work of the folding jaws is made much easier, since the tube assumes an oval cross-section as a result of the compression of the sealing jaws and the fold line, which tends to zigzag between the edges of the jaws, does not develop as far along the tube axis as in the case where the folding jaws are arranged directly in front of the closing jaws.
In order to reduce the change in volume during the preforming of the tube, it is in some cases convenient to design the jaws 10 and 11 as shown in FIG. In these, the fold is sharpest at the edge of the fastener strip to be formed. This is important if the closure strip then formed is to completely encompass the break or fold line without having to be made too wide itself.
When the jaws 10 and 11 release the tube after the folding line has been formed, the tube will return to its previous oval shape as a result of the internal fluid pressure, provided that the material of the tube is not too stiff. However, when the closing jaws take effect, the resulting fold follows the fold line that was created first and it is easily caused that it comes to lie within the closing strip.
Of course, the shape of the folding jaws must depend on the material that is used for the pipe. Fig. 18 shows a mold for relatively stiff material. It is important that the tube first receives a fold, which is enclosed in the closure strip when it is subsequently closed, since, unless the material of the tube is extremely elastic, such a fold inevitably occurs during the forming of the tube into a strand of tetrahedral packs.
Fig. 19 shows another embodiment. A pair of guide rollers 14 and 15 are arranged as clamping elements in such a way that they generate fold lines at right angles to the longitudinal direction of the material web at a distance which corresponds to the distance between two transverse closure strips. The action of the rollers is synchronized with the action of the closing jaws in such a way that the folding lines come to lie as centrally as possible in the closing strip during the closing process and are enclosed in it.
FIG. 19 also shows a form or guide ring 16 which is arranged such that it grips the tube directly at a fold line or in the vicinity of such a fold line. The movement of the ring and the continuation are timed so that the sides of the tetrahedral package that is being formed are not affected.
The guide element 16, which is divided in a suitable manner, then releases the handle and another guide ring 17 grips the tube at a different point at which the next closure strip is to be formed.
In this way damage to the surfaces of the tetrahedral package is avoided and fold lines, which are inevitable, are arranged inside the fastener strips, where their drawbacks become ineffective.