Rohr mit Längsnaht
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rohr mit Längsnaht, das elastisch verformbar ist, aus vorwiegend organischem, flächenförmigem Verpackungsmaterial besteht und zur Herstellung von Einzelpackungen verwendbar ist.
Bisher war die Längsnaht der Rohre stärker als die zu beiden Seiten der Naht befindlichen Rohrwandteile. In den Verpackungsverfahren, für welche die Rohre verwendet werden sollen, hat dies zu Schwierigkeiten geführt, und zwar hinsichtlich der Umwandlung des Rohrs in die gewünschte Packung und des dichten Verschliessens derselben durch Flachdrücken der Rohrwand. Dies ist darauf zurückzuführen, dass eine stärkere Längsnaht des Rohrs diesem längs der Schliesszone örtlich eine erhöhte Steifigkeit verleiht, die während der Verformung eine Unstetigkeit in der Spannungsverteilung in der Rohrwand verursacht. In der Querzone des Rohrs, in der man den Endverschluss der Rohrwand durch Flachdrücken derselben herstellt, wird zu diesem Zweck ein Flachdruck- oder Schliessdruck ausgeübt, der gleichmässig über die ganze Schliesszone verteilt sein soll.
Infolge der Anwesenheit des entsprechenden Teils der stärkeren Längsnaht des Rohrs ist der Schliessdruck im Bereich der Längsnaht jedoch im allgemeinen um ein Vielfaches höher als in dem übrigen Teil der Schliesszone, wenn der Schliessvorgang in der üblichen Weise zwischen zwei einander parallelen Druckflächen durchgeführt wird, die zur und voneinander bewegt werden können. Durch diese unregelmässige Druckverteilung wird aber das Ergebnis des Schliessvorganges beeinträchtigt. Wenn die Innenseite des Rohrs heissiegelbar ist und die beiden parallelen Druckflächen geeignet sind, in der fiachgedrückten Zone der Rohrwand eine Siegelhitze zu erzeugen, wird der Schliessvorgang durch die stärkere Längsnaht des Rohrs noch mehr kompliziert.
In bestimmten Fällen ist es gelungen, die vorgenannten Nachteile hinsichtlich des Dichtverschliessens von eine Längsnaht aufweisenden Rohren dadurch zu mildern, dass die eine der beiden druckausübenden Flächen elastisch ausgebildet wurde, um längs der Flachdrückzone des Rohrs einen Druckausgleich zu bewirken. In jenen Fällen, in denen der Schliessvorgang die Anwendung einer kapazitiven elektrischen Erhitzung des flachgedrückten Rohrwandmaterials erfordert und die druckausübenden Flächen zwei Kondensatorelektroden bilden müssen, deren Abstand voneinander zusammen mit dem zwischen den Elektroden befindlichen Dielektrikum die der Schliesszone des Rohrs im Augenblick des Schliessvorgangs zugeführte Wärmemenge bestimmt, kann die vorstehend genannte Massnahme jedoch nicht ohne bestimmte Nachteile angewendet werden.
Das erfindungsgemässe Rohr hat den Zweck, die vorstehend genannten Nachteile zu vermeiden und ist dadurch gekennzeichnet, dass es eine praktisch einheitliche Wandstärke hat. Die Bedeutung der Erfindung ergibt sich vor allem aus der bisher offensichtlich übersehenen Tatsache, dass die Packungen, zu deren Erzeugung das erfindungsgemässe Rohr verwendet werden soll, wegen ihrer selbsttragenden Hülle in erster Linie eine Rohrwand erfordern, die eine möglichst einheitliche Eigensteifigkeit besitzt, während die Zugfestigkeit der Rohrwand von relativ geringer Bedeutung ist und die Eigensteifigkeit nicht beeinflusst.
In der fertigen Verpackung soll die Längsnaht des Rohrs praktisch frei sein von rechtwinklig zu der Längsrichtung der Naht gerichteten Zugspannungen in der Rohr- oder Packungswand.
Die Nahtzone des Rohrs soll im wesentlichen dieselbe Eigensteifigkeit haben wir der übrige Teil der Rohrwand und muss natürlich für den Inhalt der fertigen Packung undurchlässig sein. Andererseits braucht aus den vorstehenden Gründen die Naht hinsichtlich ihrer Festigkeit nur geringen Anforderungen zu entsprechen. Wenn bei der Verformung des Rohrs zu einer Packung in der Rohrnaht Spannungen auftreten, die höher sind als die in der fertigen Packung erwarteten Spannungen, müssen natürlich Massnahmen zur Entlastung der Naht von solchen Spannungen durch geeignete äussere Mittel getroffen werden.
Da jene Eigenschaft der Rohrwand, die die Form des Rohres bestimmt - diese Eigenschaft wird hier als Eigensteifigkeit bezeichnet -, im wesentlichen eine Funktion der Wandstärke ist, soll die Nahtzone auch aus diesem Grunde von derselben Stärke sein wie der übrige Teil der Rohrwand.
Ausser dem oben genannten Rohr umfasst die Erfindung auch ein Verfahren zu seiner Herstellung und die Verwendung des Rohres für Packungen.
Das Verfahren zur Herstellung des oben genannten Rohres mit Längsnaht ist dadurch gekennzeichnet, dass ein elastisch biegsames, vorwiegend organisches, flächenförmiges Verpackungsmaterial mit zwei parallelen Rändern zu einem Rohr gebogen wird und die parallelen Ränder des Materials durch Druckeinwirkung miteinander verbunden werden.
Die Verwendung des Rohres mit Längsnaht für gefüllte und dicht verschlossene Packungen, bei denen das Verpackungsmaterial eine selbsttragende Hülle für das verpackte Füllgut bildet, wobei für jede Packung die beiden Enden einer Rohrlänge dicht verschlossen sind, so dass in diese Rohrlänge eingeführte Füllgutmenge dicht verpackt ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Packung wenigstens eine Schliessnaht aufweist, die durch Flachdrücken des Rohres längs einer quer zur Rohrachse verlaufenden Zone gebildet ist.
Die Erfindung wird nachstehend ausführlicher an Hand der beigefügten Zeichnung beispielsweise beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch die Herstellung eines erfindungsgemässen Rohrs durch rohrförmiges Biegen einer Bahn oder eines Blatts und Verbinden, der beiden parallelen Ränder dieser Bahn oder Folie,
Fig. 2 im Querschnitt die Naht des in Fig. 1 dargestellten Rohrs,
Fig. 3 im Querschnitt eine einfache tXberlappungs- naht,
Fig. 4 im Querschnitt eine doppelte Naht und
Fig. 5 schaubildlich eine tetraederförmige Packung, die aus einem erfindungsgemässen Rohr erzeugt worden ist.
Gemäss Fig. 1 wird ein erfindungsgemässes Rohr 1 aus einem Blatt oder einer Bahn 2 von einheitlicher Stärke und mit zwei parallelen Rändern 3 und 4 hergestellt. Dieses Blatt 2 wird rohrförmig gebogen, und seine beiden Ränder 3 und 4 werden miteinander verbunden. In dem in Fig. 1 dargestellten Fall ist angenommen, dass die beiden Ränder 3 und 4 des Blatts 2 zu einer Stumpfnaht 5 miteinander verbunden werden, wobei die entsprechenden Randflächen einander vollständig bedecken, und dass das Blatt 2 nur zu einer einfach gekrümmten Form gebogen wird, so dass die Naht 5 zur Achse des Rohrs 1 parallel ist.
Man kann das Rohr 1 auch dadurch herstellen, dass ein Blatt, welches zwei parallele Ränder hat, schraubenförmig gewunden wird, so dass die Längsnaht des Rohrs eine Schraubenlinie bildet, oder indem man die beiden parallelen Ränder des Blatts zu einer anderen als einer Stumpnaht verbindet.
Fig. 2 zeigt in grösserem Masstab im Querschnitt die Stumpfnaht 5 des Rohrs 1. In dieser Stumpfnaht wird die Verbindung zwischen den Blatträndern 3 und 4 durch eine Klebstoffschicht 6 hergestellt, die entweder einen Teil des Blattes 2 bildet, das heisst, ursprünglich auf wenigstens einem der Blattränder 3 und 4 vorhanden ist, oder die während des Vorganges der Bildung des Rohrs auf einen oder beide der Blattränder 3 und 4 aufgebracht oder während des Verbindungsvorganges zwischen diese Ränder zugeführt worden ist.
Anstelle einer Stumpflängsnaht 5 der in Fig. 2 gezeigten Art kann das Rohr 1 eine einfache Überlappungsnaht haben, in der die beiden Randzonen 7 und 8, die je einer der parallelen Blattränder 3 und 4 entsprechen, einander überlappend miteinander verbunden werden. Um die gewünschte einheitliche Stärke des Rohrs 1 zu erzielen, müssen bei einer solchen Naht die beiden Randzonen 7 und 8 schwächer sein als die benachbarten Teile des Blatts, damit die Naht 9 im wesentlichen die gleiche Stärke hat wie die benachbarten Teile der Rohrwand.
Wie bei der Stumpfnaht 5 wird die Verbindung im Fall der Naht 9 durch eine Klebstoffschicht 10 bewirkt, die gemäss Fig. 3 den stufenförmigen Zwischenraum zwischen den Randzonen vollständig füllt, jedoch auch nur auf einen Teil dieses Zwischenraums beschränkt sein könnte.
In bestimmten Fällen kann das Rohr 1 vorteilhaft eine Längsnaht der in Fig. 4 gezeigten Art haben.
Wie in der in Fig. 3 gezeigten einfachen Überlappungsnaht werden in dieser Naht 11 die beiden den parallelen Blatträndern 3 und 4 entsprechenden Randzonen 12 und 13 einander überlappend miteinander verbunden.
In dem vorliegenden Fall wird jedoch ausserdem die Randzone 12 längs eines zu dem entsprechenden Blattrand 3 parallelen Falzes 14 nach aussen umgelegt.
In der Naht 11 müssen die beiden Randzonen 12 und 13 ebenfalls schwächer sein als die übrigen Blatteile, damit die Naht 11 im wesentlichen die gleiche Stärke hat wie die übrigen Teile des Rohrs 1.
Wie in der einfachen Überlappungsnaht 9 der Fig. 3 begrenzen die eigentlichen Fugenflächen der Naht 11 einen gestuften Zwischenraum, der zur Herstellung der Verbindung der Naht wenigstens teilweise mit einer Klebstoffschicht 15 ausgefüllt sein kann.
Ferner können zur Festlegung der umgelegten Randzone 12 die einander zugekehrten Flächenteile derselben mit einer Klebstoffschicht 16 ausgefüllt sein.
In der Naht 9 der Fig. 3 und in der Naht 11 der Fig. 4 wird bei dem hier beschriebenen Rohr eine Nahtstärke (einschliesslich der darauf einen Einfluss habenden Stärke von etwaigen Klebstoffschichten 10, 15 und 16) erreicht, die im wesentlichen der Wandstärke auf beiden Seiten der Naht 9 bzw. 11 entspricht.
Wie vorstehend erwähnt wird das eine Stumpfnaht 5 aufweisende Rohr 1 der Fig. 1 aus einem Blatt 2 einheitlicher Stärke erzeugt, das zweiparallele Ränder 3 und 4 hat, wobei auf wenigstens einen dieser Ränder eine Klebstoffschicht aufgetragen werden kann.
Bei der Herstellung von Rohren mit einer Längsnaht einer der in Fig. 3 und 4 dargestellten Hauptarten wird ein Blatt verwendet, das bis auf seine längs der beiden parallelen Blattränder 3 und 4 angeordneten Randzonen 7 und 8 bzw. 12 und 13 eine einheitliche Stärke hat. In diesen Randzonen ist entsprechend der gewünschten Naht 9 oder 11 das Blatt schwächer, wobei die Schwächung in geeigneter Weise auf die beiden Randzonen 7 und 8 bzw. 12 und 13 verteilt wird. Vorzugsweise ist wenigstens auf einem Teil der Fugenfiäche wenigstens einer der Randzonen 7 und 8 bzw. 12 und 13 eine Klebstoffschicht aufgebracht.
Bei der Herstellung von Rohren mit einer Längsnaht einer der in Fig. 3 und 4 dargestellten Hauptarten kann auch ein Blatt von ursprünglich einheitlicher Stärke verwendet werden. In diesem Fall soll das Verfahren jedoch einen oder mehrere Schritte aufweisen, in denen die Randzonen des Blatts zu der gewünschten Querschnittsform geschwächt werden.
Die hier verwendeten Ausdrücke Blatt und flächenförmiges Material umfassen auch Bahnmaterialien, aus denen das erfindungsgemässe Rohr in einem mehr oder weniger kontinuierlichen Verfahren hergestellt werden kann.
Der Ausdruck Randzone bezeichnet im vorliegenden Fall jenen Teil des Blatts, der längs eines Randes des Blattes liegt und in der senkrecht zuden parallelen Blatträndern verlaufenden Richtung im fertigen Rohr auf einer Seite durch den anderen Blattrand überdeckt wird.
In der Stumpfnaht der Fig. 2 sind die beiden Blattränder 3 und 4 an der Aussen- und an der Innenseite des Rohrs 1 angeordnet, während in der einfachen Überlappungsnaht 9 der Fig. 3 ein Blattrand 3 an der Innenseite des Rohrs 1 und der andere Blattrand 4 an der Aussenseite des Rohrs angeordnet ist. In der Naht 11 der Fig. 4 sind beide Blattränder 3 und 4 im Abstand von der Innenseite des Rohrs 1 angeordnet, wobei ein Blattrand 4 an der Aussenseite des Rohrs 1 vorgesehen ist.
Das das Rohr 1 bildende Blatt besteht hauptsächlich aus organischem, elastisch verformbarem Verpackungsmaterial, beispielsweise aus einer Papierschicht 17, die wenigstens auf jener Seite, die beim Biegen des Blatts 2 zu einem Rohr einwärtsgekehrt ist, vollständig mit einem Überzug 18 aus einem heisssiegelbaren Kunststoff bedeckt ist, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Das Blatt kann jedoch weitere Schichten aus organischen oder anorganischen Materialien aufweisen, sofern es nur überwiegend aus organischen Materialien besteht. Der Einfachheit halber können auch die jeweiligen Klebstoffschichten 6, 10, 15 und 16 aus Kunststoffschichten der gleichen Art wie die Schicht 18 bestehen und gegebenenfalls einen Teil derselben bilden.
Die Kunststoffschicht 18 des Blatts, das zur Herstellung des Rohrs 1 mit Überlappungsnaht 9 nach Fig. 3 verwendet wird, kann sich beispielsweise auch über die Fugenfiäche der Randzone 8 erstrecken und kann auch die Randfläche 4 bedecken. Dasselbe gilt für die Naht 11 der Fig. 4, in der sich der Kunststoffüberzug auch über die Fugenfläche 13 und sogar über die Randfiäche 4 erstrecken kann. Selbst wenn die Fugenfiäche der Randzone 13 keinen Kunststoff überzug hat, kann bei der Naht 11 der Fig. 4 das Rohr 1 innen mit einem ununterbrochenen Kunststoffüberzug oder einer solchen Auskleidung 18 versehen sein, da die Randzone 12 umgelegt wird. Bei der Bildung der Naht 11 kann der an der Randzone 12 angeordnete Teil des Kunststoffüberzuges 18 mit dem der Randzone 13 benachbarten Teil des Kunststoffüberzuges zusammengeschmolzen werden.
Zur Herstellung eines erfindungsgemässen Rohrs mit einer Längsnaht einer der in Fig. 3 und 4 dargestellten Hauptarten können grundsätzlich zwei Verfahren angewendet werden. In dem einen Verfahren wird zunächst in einem eigenen Verfahrensschritt ein Blattmaterial mit geschwächten Randzonen hergestellt, das dann bei dem eigentlichen Vorgang der Bildung des Rohrs nur rohrförmig gebogen zu werden braucht, worauf die Randzonen zu einer Naht der gewünschten Art miteinander verbunden werden.
Das andere Verfahren besteht darin, dass zunächst in einem eigenen Arbeitsgang ein Blattmaterial einheitlicher Stärke hergestellt und zur Bildung des Rohrs die Randzonen dieses Blattmaterials zu der gewünschten Querschnittsform geschwächt und schliesslich, in direktem Zusammenhang mit diesem Schwächungsvorgang, das Blattmaterial zu dem gewünschten Rohr gebogen und die Randzonen des Blatts wie in dem vorher erläuterten Verfahren zu der gewünschten Naht miteinander verbunden werden.
In den meisten Fällen, insbesondere wenn das Blattmaterial einen Körper aus Papier oder dergleichen besitzt und nach dem zuerst genannten Verfahren ein Blattmaterial mit geschwächten Randzonen erzeugt wird, ist das Ausgangsmaterial vorzugsweise von einheitlicher Stärke und wird die erforderliche Schwächung der Randzonen durch Schleifen, Pressen (Glanzkalandrieren) oder auf eine andere geeignete Weise erzielt. Wenn das fertige Blattmaterial mit verdünnten Randzonen aus einem Schichtstoff bestehen soll, beispielsweise aus einem Papierkörper, der auf einer oder beiden Seiten mit einem Kunststoff überzogen ist, kann die Schwächung vor dem Schicht- oder Überzugsvorgang durchgeführt werden.
Bei einem Schichtstoff der in der Zeichnung dargestellten Art, der einen stärkeren Papierkörper und eine relativ dünnere Kunststoffschicht aufweist, kann der Papierkörper in seinen Randzonen geschwächt und dann der Kunststoffüberzug bzw. die Kunststoffschicht in einheitlicher Stärke auf die ganze Fläche des randgeschwächten Papierkörpers aufgebracht werden.
In dem anderen Verfahren, in dem die Randzonen eines Blattmaterials von ursprünglich einheitlicher Stärke in direktem Zusammenhang mit dem Vorgang der Rohrbildung geschwächt werden, kann diese Schwächung auf ähnliche Weise wie in dem zuerstgenannten Verfahren erzielt werden, das heisst durch Schleifen, Pressen und dergleichen. Bei einem Schichtstoffkann sogar der Schichtvorgang im Zusammenhang mit der Bildung des Rohrs durchgeführt werden, wenn das Blattmaterial in Form einer Bahn vorliegt.
Vorzugsweise wird in einem getrennten Arbeitsgang ein Blattmaterial von einheitlicher Stärke erzeugt, so dass nur die Schwächung desselben in direktem Zusammenhang mit dem Vorgang der Rohrbildung durchgeführt zu werden braucht. Bei Schichtstoffen oder überzogenen Stoffen der auf der Zeichnung dargestellten Art braucht die Schwächung, wenn sie z. B. durch Schleifen, oder andere eine Materialabnahme bedingende Behandlung erfolgt, nicht auf den Papierkörper 17 beschränkt zu bleiben, wenn die Randzonen zu der in Fig. 3 und 4 gezeigten Querschnittsform geschwächt werden sollen. Da es in vielen Fällen vorteilhaft sein kann, den Kunststoffüberzug oder die Kunststoffschicht 18 des Blattmaterials während der Schwächung intakt zu lassen, können Schichten des Papierkörpers 17 in den beiden Randzonen geschwächt werden.
Wenn in diesem Fall die Ränder nach Fig. 3 und 4 miteinander verbunden werden, muss die von der falschen Seite geschwächte Randzone zu einem im wesentlichen L-förrnigen Querschnitt gebogen werden, damit ein glatter Übergang in der Naht erzielt wird. Dieses Biegen wird durch den Schliessdruck bewirkt.
Fig. 5 zeigt schaubildlich eine tetraederförmige Packung, die aus einem erfindungsgemässen Rohr erzeugt worden ist, das eine Längsnaht der in Fig. 4 gezeigten Art und innen eine ununterbrochene Schicht oder Auskleidung aus einem heissiegelbaren Kunststoff besitzt. Das Rohr, aus dem die Packung hergestellt wird, kann aus einer Papierbahn hergestellt werden, deren eine Seite mit einer Kunststoffschicht überzogen ist, wobei diese überzogene Bahn in einem kontinuierlichen Vorgang zu einem Rohr gebogen und ihre
Längsränder durch Zuführung von Wärme und Ausübung von Druck miteinander verbunden werden.
Die eigentliche Packung wird vorzugsweise durch
Flachdrücken des Rohrs und Heissiegeln der inneren
Kunststoffschicht desselben in zwei zueinander senk rechten Richtungen längs quer zur Rohrachse verlaufenden Zonen hergestellt, so dass ein Strang von tetraederförmigen Packungen entsteht, die schliesslich voneinander getrennt werden. Die Zuführung des
Füllguts zu den Packungen wird in direktem Zusam menhang mit der Verformung des Rohrs zu der Packung vorgenommen, wobei das Füllgut entweder intermittierend oder kontinuierlich in das Rohr eingeführt wird.
Wäre die Längsnaht des Rohrs stärker als die ihr benachbarten Teile der Rohrwand, dann wäre diese grössere Stärke auch in den Quernahtzonen 19 und 20 vorhanden und würde den Schliessvorgang erschweren, weil eine erhöhte Stärke in einer Quernaht die Zuführung der zum Schliessen erforderlichen Wärme zu den der Schliesszone entsprechenden Teilen des Kunststoffüberzugs oder der Kunststoffschicht erschwert und weil das Flachdrücken des Rohrs nicht mit Werkzeugen durchgeführt werden kann, die zwei zur und voneinander bewegbare miteinander zusammenwirkende parallele druckausübende Flächen bilden, weil derartige Werkzeuge die erforderliche einheitliche Druckverteilung längs der ganzen Schliesszone gefährden würden.
Bis auf die Zugfestigkeit der Packungswand in der Richtung senkrecht zu der Längserstreckung der Naht hat die Wand der in Fig. 5 gezeigten Packung im wesentlichen dieselben Eigenschaften, als wenn die Packung aus einem Rohr erzeugt worden wäre, das keine Längsnaht besitzt, aber im übrigen aus demselben Verpackungsmaterial wie das Rohr mit Längsnaht besteht.
Die einheitliche Wandstärke des erfindungsgemässen Rohrs, aus dem die Packung hergestellt wird, ergibt den weiteren Vorteil, dass der unerwünschte Kanal beseitigt wird, der meistens in den Querschliesbzonen 19 und 20 an der Innenseite (21) einer Rohrnaht entsteht, die stärker ist als die übrigen Teile der Rohrwand.
An Hand der in Fig. 3 gezeigten Naht wurde zwar gesagt, dass die beiden überlappt miteinander zu verbindenden Randzonen 7 und 8 einen gestuften Querschnitt haben, doch könnten diese Zonen auch gerade zu der Querschnittsform eines Dreiecks abgeschrägt werden. Eine derartige Ausbildung ist besonders vorteilhaft bei einem Rohr, das aus einem Blatt erzeugt wird, welches auf einer Seite, das heisst der Seite welche die Innenseite des Rohrs bildet, mit einem Kunststoffüberzug oder einer Kunststoffschicht versehen ist, weil der Kunststoffüberzug auf der inneren Randzone des Blattes mit dem Kunststoffüberzug an der Basis der äusseren dreieckigen Randzone zusammengeschmolzen bzw. dicht verbunden werden kann, so dass das Rohr und damit auch die schliesslich erhaltene Packung mit einer ununterbrochenen Innenauskleidung aus Kunststoff versehen ist.