Abgefülltes und verschlossenes Paket und Verfahren zu dessen Herstellung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein abgefülltes und verschlossenes Paket, bestehend aus einem äussern Behälter aus einem relativ steifen und faltbaren Material, und einem innern, in diesen Behälter eingeschlossenen Sack mit dem Füllgut. Der innere Sack besteht aus einer flexibeln, verschweissbaren Plastikfolie, und der äussere Behälter aus einem Rohr mit einem Boden und einer obern Randzone, die wie ein Balg gefaltet und flach gelegt ist, um so eine Rippe zu bilden. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zum Herstellen des genannten Paketes.
Beim Verpacken von rieselbarem Schüttgut und flüssigem Einfüllgut müssen natürlich die Eigenschaften des Paketes und des Verpackungsmaterials so gewählt werden, dass die Dichtheit und Reissfestigkeit des Paketes vollauf gewährt sind. Daher wurden schon seit längerer Zeit Flüssigkeitsverpackungen aus einem Verpackungsmaterial hergestellt, das wenigstens zwei Schichten aufweist, nämlich aus einer flüssigkeitsdichten Schicht nächst dem Einfüllgut, z.B. aus Poly äthylen, und einer Schicht aus steifem Papier, Karton, Metallfolie oder dgl. ausserhalb der ersten Schicht.
Zwecks Vereinfachens der Paketherstellung sind die beiden Schichten zum voraus miteinander kaschiert, worauf dann dieser Schichtkörper in Pakete umgewandelt wird.
Es ist auch bekannt, Pakete herzustellen, in denen das Verschliessen und das mechanische Versteifen durch das Verpackungsmaterial mittels zweier getrennter Lagen von Verpackungsmaterial bewerkstelligt wird, von denen jede an sich die Forderungen in bezug auf mechanische Stabilität oder Dichtheit nicht erfüllt, die aber zusammen gute Ergebnisse liefern.
Solche Pakete, die aus einem abgelösten innern Sack aus Plastik und einem äussern Umschlag aus steifem Material für diesen Sack bestehen, haben jedoch gewisse Nachteile gebracht. Es hat sich z.B. ergeben, dass die Sacköffnung, durch die das Füllgut ausgeleert wird, im vielen Fällen zu biegsam ist, aus welchem Grund der Füllgutstrahl schwierig zu richten ist, und daraus kann sich ein Verschütten ergeben.
Weiter war es schwierig, den Sack am äussern Behälter festzumachen zwecks Verhinderns eines Hineinfallens der Sack-Eingiesstülle in den Behälter, wenn das Paket nur teilweise voll ist.
Diese Nachteile werden beim Gebrauch eines Paketes nach der Erfindung vermieden. Dieses Paket ist dadurch gekennzeichnet, dass der Innensack einen dem Behälterinnenumfang entsprechenden Aussenumfang aufweist, und wenigstens Teile einer den Sackumfang einschliessenden Sackwandzone satt an der Rohrinnenwand anliegen und an dieser, wenigstens längs demjenigen Teil der Randzone, haften, der in der beim Falten des Balges gebildeten Balgfalte enthalten ist.
Die Kombination einer Aussenhülle mit einem Balgfaltenverschluss und einem abgelösten Innensack hat sich als sehr vorteilhaft erwiesen, da der Innensack auf einfache Weise zwischen die beim Balgfalten gebildete und von der Behälterstirnwand abstehenden Rippe gedrückt werden kann, und die genannte Rippe die Anwendung einer einfachen, aber wirkungsvollen Öffnungsvorrichtung erleichtert.
Die Hüllenrandzone des Paketes kann längs einer fortlaufenden oder teilweise unterbrochenen Schlitzlinie perforiert sein, die im wesentlichen im Umfangssinn der Randzone über einen vollen mit Balgfalten versehenen Randzonenabschnitt und über Teile der am genannten Abschnitt anliegenden Teile der Randzonenabschnitte hinaus verläuft, und der Sack kann an der Rohrinnenwand innerhalb desjenigen Teils der Randzone befestigt sein, der den Schnitt enthält. Fer ner kann das Paket durch Abtrennen von Teilen der Rippe von der Pakethülle, d.h. durch Aufreissen des Paketes längs des in der Rippe vorhandenen Schlitzes geöffnet werden, wodurch auch der in der Hülle enthaltene Sack längs einer hinter dem Verschluss liegenden Fläche aufgerissen wird.
Der nach dem Aufreissen freiliegende Balgfalz kann nach aussen gefaltet werden, um so eine Tülle mit einer im wesentlichen rhomboidförmigen Öffnung zu bilden.
Verfahren zum dichten Verschliessen von Pakethüllen durch Balgfalten sind anhand einer Reihe von verschiedenen, für flüssiges Füllgut bestimmten Pakettypen bekannt. Letztere weisen jedoch keinen Plastik Innensack auf, sondern werden z.B. durch Imprägnieren mit Wachs dicht verschlossen.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Herstellen eines Paketes der oben angeführten Art ist indessen dadurch gekennzeichnet, dass ein an seinem unteren Ende dicht verschlossener und aus einer flexibeln verschweissbaren Plastikfolie bestehender Schlauch mit Füllgut beliefert wird, zur gleichen Zeit wie der untere Teil des Schlauches in ein Rohr aus steifem Material und mit einem Boden eingesetzt und dass wenigstens Teile diejenige Seite der Randzone die gegen das Rohrinnere gerichtet ist, auf eine solche Temperatur erwärmt werden, dass diejenigen Teile des Plastikschlauches, die eine Lage gemäss der genannten erwärmten Zone haben, soweit zum Schmelzen gebracht oder erweicht werden, dass zwischen dem Plastikschlauch und dem Behälterinnern eine Haftung längs wenigstens Teilen der genannten Randzone erzielt wird, ferner dass der Plastikschlauch in.
Verbindung mit dem Verschliessen des Rohroberteils durch balg ähnliches Falten, längs einer schmalen ausserhalb der beim Verschliessen des Rohres gebildeten Rippe gelegenen Verschlusszone zugeschweisst wird, wonach der durch das Verschliessen gebildete und im Behälter eingeschlossene Innensack vom übrigen Schlauch durch Schnitte in der genannten Verschlusszone abgetrennt wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt:
Fig. 1 einen Behälter bestehend aus einem an seinem Boden geschlossenen Rohr mit einem Falzlinienmuster und von rechteckigem Querschnitt, das einen Innensack aus Plastikfolie enthält;
Fig. 2 den Behälter und dessen Sack nach dem Verschliessen der Enden durch Falzen nach Art eines Balges;
Fig. 3 den geschlossenen Behälter mit einem darin enthaltenen dichtverschlossenen Innensack;
Fig. 4 das fertige Paket;
Fig. 5 einen Schlauch, dessen verschweisstes Ende in einen aus einem rechteckigen Rohr bestehenden Behälter eingesetzt wird, wobei gleichzeitig dem Schlauch Füllgut zugeführt wird;
Fig. 6 wie der in das Rohr abgesenkte Schlauch an der Rohrwand-Randzone festgemacht wird;
Fig. 7 wie der Behälter dicht verschlossen, und der Schlauch flach in die beim Verschliessen des Behälters gebildete Rippe gelegt wird;
Fig. 8 wie der Schlauch verschweisst, und der im Behälter eingeschlossene und aus dem Rohr hergestellte Innensack vom Schlauch abgetrennt wird;
Fig. 9 wie das Paket geöffnet wird durch Abreissen eines Teils der Rippe längs einer speziellen öff nungskerbe; und
Fig. 10 das geöffnete Paket mit der entfalteten Ausgusstülle.
Das Paket nach der Erfindung besteht aus einem äusseren Behälter 1 von relativ steifem Material, z.B.
Karton, und einem in diesem Behälter befindlichen Innensack 2 aus Plastikfolie. Der Behälter 1 besteht aus einem Rohr von rechteckigem Querschnitt mit einem Boden. Dieses Rohr weist ein Falzlinienmuster auf, um das Verschliessen des Rohrs durch Falten zu erleichtern. Dieses Muster enthält zwei den Rohrumfang umschliessende Falze 3, 4, die jede Rohrseitenwand in drei Felder teilen, nämlich eine Randzone 5, ein Stirnwandfeld 6 und ein Seitenwandfeld 7.
Zwei gegenüberliegende Seiten des Rohrs weisen zu dem drei Falze auf, die ein umgekehrtes Y mit den beiden abwärtsgerichteten Zinken 8 und 9 bilden, die sich von der Mitte des Falzes 3 an die Ecken zwischen dem Falz 4 und den seitlichen Randlinien 11, 12 des Rohres absetzen, und mit dem aufwärtsgerichteten Schaft 10 vom Schnittpunkt der beiden Falze 8, 9 normal zum Rohröffnungsrand 13 bis zu dessen Mitte.
Der im Behälter 1 eingeschlossene Sack 2 ist an der Rohrinnenseite längs einer sich um die Innenseite der Randzone 5 erstreckenden Klebzone 14 befestigt.
Der Aussenumfang des Sackes 2 sollte im wesentlichen zusammenfallen mit dem Rohrinnenumfang, so dass die Sackwand gut, ohne Falten, längs der um die Rohrinnenseite liegende Klebzone 14 festgezogen ist.
In der Rohrrandzone 5 befindet sich ferner ein Schlitz 15 (Fig. 2) der entweder kontinuierlich sein, oder sich regelmässig wiederholende nichtgelochte Teile aufweisen kann, um beim Festmachen des Innensackes 2 die Ränder des Schlitzes 15 zusammenzuhalten. Der Schlitz 15 erstreckt sich längs einer ganzen Randzone 5 zwischen den seitlichen Randlinien 11, 12 und eine gewisse Strecke einwärts über die Randzone 5 in die beiden anliegenden Rohrseiten, entsprechend der Distanz zwischen dem Falz 10 und dem Seitenwandrand 11 bzw. 12. Ferner sollte dieser Schlitz 15 so angeordnet sein, dass die Klebzone 14 die Schlitzränder bedeckt, die von der nichtgelochten, längs der Klebzone festgemachten Sackwand zusammengehalten werden.
Fig. 2 und 3, die mit denselben Bezugszahlen wie Fig. 1 versehen sind, zeigen die Konstruktion und das Falzmuster eines Paketes der vorliegenden Art. Die Randzone 5 ist somit wie ein Balg gefaltet, mit den Punkten 16 der Balgfalten längs der Falze 10 gelegt.
Ferner sind die gegenüberliegenden rechteckigen Stirnwandfelder 6 einwärts über das Rohr gefaltet, zur gleichen Zeit wie die verbleibenden Stirnwandfelder längs der Falze 8, 9 so gefaltet werden, dass sie drei dreieckige Lappen bilden, von denen die auf beiden Seiten des zentralen, durch die Falze 8, 9 und 4 bestimmten Lappens liegenden Lappen einwärts über den zentralen Lappen gefaltet werden, Der in Fig. 3 gezeigte Behälter 1 weist eine im wesentlichen ebene Stirnwandfläche und eine Rippe 21 auf, die sich von der Stirnwand abhebt und von der balggefalteten Randzone 5 gebildet ist. Es könnte aber auch ein rippenförmiges Stirnwandfeld erzeugt werden durch Reduzieren des Winkels zwischen den beiden Falzen 8 und 9, der im vorliegenden Fall ca. 900 beträgt, und der eine ebene Stimwandfläche ergibt.
Beim Verschliessen des Rohrendes wird nicht nur die Rohrrandzone 5, sondern auch der am Rohr befestigte Sack balgartig gefalzt und im gefalteten Zustand befestigt oder fixiert, da derjenige Teil des Sakkes 2, der von der Behälterrippe 21 absteht, mit einer Fuge 17 dicht verschlossen wird, die im wesentlichen parallel zum Rand der Rippe verläuft. Damit die Punkte 16 der beim balgartigen Falzen gebildeten Falten sich beim Verschliessen des Paketendes nicht treffen, müssen diejenigen Felder in der Randzone 5, die die das balgartige Falzen erleichternden Falze 10 enthalten, in der Umfangsrichtung kürzer, jedenfalls nicht länger sein als die Randzonenfelder 5, die nicht gefaltet werden sollen.
Da es nicht wünschenswert ist, dass die Rippe 21 (Fig. 3) von der Paketwand absteht, ist es empfehlenswert, die Rippe bis zum Anschlag an den Stirnwandfeldern 6 zu falten. Dadurch entsteht das Paket nach Fig. 4 mit einer im wesentlichen ebenen oberen Stirnwand.
Um die Rippe 21 in der abwärtsgefalteten Lage zu halten, muss sie am Stimwandfeld 6 befestigt werden. Dies kann natürlich mittels Leimens mit üblichen Klebstoffen ausgeführt werden, aber angesichts der Tatsache, dass die Pakete in Verpackungsmaschinen hoher Leistung hergestellt werden, ist es wichtig, dass die die Rippe und das Stirnwandfeld 6 miteinander verbindende Fuge rasch eine solche Festigkeit erreicht, dass die Rippe in der nach dem Falten eingenommenen Lage zurückgehalten wird, und zwar ohne die Einwirkung einer mechanischen Halterung von aussen. Um ein rasches Fixieren des Stirnwandfeldes des Behälters 1 und der Rippe zu ermöglichen, kann der Behälter mit einem Aussenüberzug aus thermoplastischem Material, z.B.
Polyäthylen, versehen werden, das die Eigenschaft besitzt, beim Verschweissen mit einer andern Polyäthylenfläche eine sehr starke und sehr rasch sich stabilisierende Abdichtfuge hervorzubringen. Ein solcher Polyäthylenüberzug ist zudem flüssigkeitsdicht und schützt daher den Paketbehälter wirkungsvoll gegen Feuchtigkeit von aussen.
Das oben beschriebene Paket wird so hergestellt, dass der Behälter 1 vorfabriziert wird, indem eine ebene Materialbahn in ein Rohr von rechteckigem Querschnitt umgebildet wird, das dann mit einem Boden versehen wird. Ferner wird auf dem Rohr ein Falzmuster angebracht, wie es oben beschrieben worden ist. Das so erzeugte Rohr, das zum Bilden des Paketbehälters 1 bestimmt ist, wird unter eine ringförmige Strangformdüse gesetzt, durch das ein Schlauch 20 aus einer dünnen verschweissbaren Plastikfolie ausgepresst wird. An ihrem untern Ende wird der ausgepresste Schlauch 20 mit einer rechtwinklig zu dessen Achse liegenden Schweissnaht 17 verschlossen.
Dem ausgepressten Schlauch 20 wird Einfüllgut durch ein konzentrisch zur Ausstossdüse angeordnetes Füllrohr 19 zugeführt, und der Schlauch 20 wird gleichzeitig mittels des Gewichtes des Einfüllgutes selbst in den rohrartigen Behälter - eingeführt. Da diese Einführung des Schlauches 20 vor dessen Aufnahme der beabsichtigten Menge von Einfüllgut beginnt, besteht keine Schwierigkeit beim Einführen des Schlauches in den Behälter. Es trifft zu, dass der Schlauch nicht von selbst den gleichen Querschnitt wie der Behälter 1 annimmt, aber da er beim Einführen nur eine relativ kleine Menge von Einfüllgut aufgenommen hat, nimmt der untere Teil des Schlauches 20 die Form der Rohröffnung an und wird automatisch den gleichen Querschnitt erhalten wie der Behälter 1, weil der Aussenumfang des Schlauches 20 im wesentlichen dem Innenumfang des Behälters 1 entspricht.
Nachdem der Schlauch 20 mit Hilfe des Gewichtes des Einfüllgutes selbst ganz in den Behälter 1 abgesenkt worden ist, wird zusätzlich Füllgut in solcher Menge zugeführt, dass der Druck des Füllgutes den Schlauch gegen die Behälterinnenwand drückt. Vor dem letzten Einfüllvorgang oder gleichzeitig mit diesem wurde eine Klebzone 14 der Randzone 5, die sich im Umfangssinn des Rohres schliesst, soweit erwärmt, dass der auf die Zone 14 gedrückte Schlauch 20 auf einem Teil seiner Fläche zum Schmelzen gebracht, und so längs der Zone 14 mit der Behälterinnenseite werklebt wird. Um einen guten Kontakt zwischen der erwärmten Klebzone 14 und dem Schlauch 20 zu erreichen, ist es empfehlenswert, z.B. durch Einleiten von Druckluft in den Schlauch, diesen unter einem überdruck von 0,001-1,0 atü zu halten, vorzugsweise von 0,01-0,1 atü.
Die Zone zwischen dem Schlauch 20 und dem Behälter 1, die zum Festhaften an der Innenseite der Randzone 5 bestimmt ist, kann entweder nur nach dem vollständigen Einführen des Schlauches 20 in den Behälter 1 erwärmt, oder aber vorerwärmt werden. Im letzteren Fall muss natürlich der Schlauch 20 beim Einführen in den Behälter 1 daran gehindert werden, mit der erwärmten Klebzone 14 in Berührung zu kommen, da der Schlauch 20 sonst an dieser Zone festkleben würde, bevor er ganz in den Behälter 1 eingeführt ist.
Um ein Berühren zwischen dem Schlauch und der erwärmten Zone 14 zu verhindern, kann während des Einführens des Schlauches 20 in den Behälter ein Schirm über die Fläche 14 gelegt werden. Nachdem der Schlauch 20 ganz eingeführt worden ist, wird dieser Schirm weggenommen, so dass die Sackwand die erwärmte Zone 14 berührt und mit dieser verschweisst wird. Die Klebzone 14 in der Rohrrandzone 5 wird vorzugsweise mit heisser Luft erwärmt, die auf die Rohrinnenwand geblasen wird, oder auch mittels erwärmter Backen, die auf die Rohraussen seite gedrückt werden. Das Zuführen von Wärme auf die Klebzone 14 kann natürlich auch aufgeschoben werden bis der Schlauch 20 ganz in den Behälter 1 eingesetzt worden ist.
In diesem Fall muss jedoch die Wärme durch äussere Mittel durch die Rohrwand hindurch zugeführt werden, und dies benötigt eine relativ lange Heizzeit und daher auch eine längere Zeit zum Herstellen des Paketes.
Nachdem der Schlauch 20 in den Behälter 1 eingeführt, am Behälter längs der Klebzone 14 befestigt, und mit der gewünschten Menge Füllgut gefüllt ist, wird die obere Stirnwand des Behälters 1 durch Falten der Stirnwandfelder 5 und der Randzonenfelder 5 wie ein Balg einwärts über den Querschnitt des den Behälter 1 bildenden Rohres geschlossen. Diese Schliessoperation ist in Fig. 7 veranschaulicht und wird mittels an sich bekannter Faltmitteln ausgeführt.
Nachdem die Stirnwandfelder 6 nach unten in die gleiche Ebene gefaltet sind, und die Randzonenfelder 5 miteinander vereinigt werden, um so eine Rippe 21 zu bilden, wird der balggefaltete Schlauch 20 längs einer Naht 17 verschweisst, wonach der im Behälter 1 eingeschlossene und vom untern Teil des Schlauches 20 gebildete Sack 2 mit einem Schnitt durch die 17 vom Schlauch 20 abgetrennt wird, wie in Fig. 8 gezeigt ist. Nachdem die Rippe 21 einwärts gegen die ebene Stirnwand 6 gefaltet und an der Seitenwand mittels einer Verschweissung, die leicht zu öffnen ist, fixiert worden ist, hat das Paket das Aussehen nach Fig. 4 und ist daher zur Verteilung bereit.
Der Balgfalt 16, der zufolge der elastischen Eigenschaften des Verpackungsmaterials eine natürliche Tendenz zum Verschieben aufweist, kann natürlich im ausgeflachten Zustand fixiert werden durch Zusammenkleben oder Verschweissen derjenigen Aussenseite der Rippe 21, die einander im Balgfalt 16 gegenüberliegen. Es sollte jedoch in diesem Fall darauf geachtet werden, dass die verschweisste oder verklebte Fläche nur in demjenigen Teil der Rippe 21 aufgetaut wird, der sich über dem öffnungsschlitz 15 befindet, da sonst die Paketöffnung nicht auf normale Art und Weise entfaltet werden kann.
Das Paket wird geöffnet durch Brechen der Verbindung zwischen der Rippe 21 und der Stirnwand 6 und Anheben der Rippe, so dass diese von der Paketstirnwand 6 absteht. Der in der Paketrippe befindliche Öffnungsschlitz 15 wird gemäss Fig. 9 aufgerissen, wobei die Wandung des im Behälter befindlichen Sakkes 2 längs der Rippe 21 dort perforiert ist, wo der Sack 2 und die Randzonenwand 5 in einer um die Randzone 5 des rohrartigen Behälters 1 laufenden Naht 14 miteinander vereinigt sind.
Da der Sack 2 hinter der Schweisszone 17 aufgerissen wird, kann das Füllgut durch den beim Aufreissen gebildeten Schlitz 15 erreicht werden. Die Schlitzfläche ist jedoch zu klein um als Ausguss funktionieren zu können, und daher muss der Schlitz verbreitert werden. Fig. 10 zeigt, wie der Balgfalz 16, der nach dem Aufreissen der Rippe 21 längs der Öffnungskerbe 15 freiliegt, entfaltet werden kann, um eine im wesentlichen rhomboidale Öffnung 22 zu bilden, durch die das Füllgut ausgeleert werden kann.
Um die Bildung des Ausgusses 22 beim Entfalten der Balgfalte 16 zu erleichtern, ist es vorteilhaft, in jedem der rechteckigen Stirnwandfelder 6 eine Knifflinie 23 anzubringen, die von der Ecke zwischen der seitlichen, der Öffnungsrinne 22 benachbarten Randlinie 12 und der die Stirnwandzone 6 und das Seitenwandfeld 7 trennenden Knifflinie 3 aus nach den Enden des Schlitzes 15 in der Rippe 21 läuft, der als Öff- nungskerbe dienen soll. Derjenige Teil der Rippe 21, der durch Aufreissen längs des Schnittes 15 vom Behälter 1 abgetrennt worden ist, kann entweder nach der Seite gefaltet werden, so dass er nicht mehr über die rhomboidale Öffnung 22 vorsteht, oder ganz weggerissen werden.
Das oben beschriebene Paket eignet sich auch für sterilisierte Produkte, z.B. pasteurisierte Milch, da das Wandmaterial des Sackes 2 für Bakterien undurchlässig ist und der Behälter einen guten mechanischen Schutz gegen eine solche mechanische Einwirkung auf den Sack 2 bietet, die kleine Leckstellen hervorrufen und somit den Bakterienschutz des Paketes gefährden könnte, ohne dessen technischen flüssigkeitsdichten Eigenschaften zu beeinträchtigen. Die Art und Weise, in der das Paket hergestellt und gefüllt wird, macht dieses auch geeignet zum Verpacken von sterilen flüssigen Produkten.
Soll ein steriles Produkt verpackt werden, so müssen gewisse Schritte unternommen werden. Erstens muss der Extrusionsschlauch 20 sterilisiert werden.
Dies wird vorzugsweise so ausgeführt, dass der Schlauch längs seines untern Endes verschweisst wird, und so, dass die zwischen der Auspressdüse und dem verschweissten Schlauch befindliche Höhlung der Einwirkung von Heissdampf oder eines andern Sterilisiermittels ausgesetzt wird. Nachdem diese Höhlung sterilisiert worden ist, wird die Sterilität im Schlauchinnern automatisch aufrechtgehalten, da die Schlauchauspresstemperatur so hoch ist, dass alle in der Plastikmasse vorhandenen Bakterien und Mikroorganismen zerstört werden und keine Neuinfektion des Schlauches 20 eintreten kann, da dessen unteres Ende ständig zugeschweisst ist. Das sterile Produkt wird dem intern sterilen Schlauch 20 durch das Füllrohr 19 zugeführt, das natürlich ebenfalls sterilisiert werden muss, bevor das Füllen einsetzen kann.
Nach dem Einsetzen des intern sterilisierten Schlauches 20 in den Behälter 1 und nach dem Einfüllen des sterilen Füllgutes und Verschliessen mit einem gegen Bakterien dichten Verschluss 17, wird das Füllgut in ein bakteriendichtes Paket verpackt. Das sterile Füllgut ist auf keiner Stufe der Verpackungsoperation dem Risiko einer Berührung mit einer durch Bakterien verseuchten Fläche oder Atmosphäre ausgesetzt.
Offensichtlich weist das vorliegende Verfahren im Vergleich mit andern Verfahren beträchtliche Vorteile auf, bei welchen die Verpackung in speziellen Sterilkammern ausgeführt werden muss, wo es schwierig ist, eine absolute Sterilität zu gewährleisten.
Die hier gezeigten und beschriebenen Beispiele des Paketes und des Verfahrens zu dessen Herstellung haben sich als sehr vorteilhaft erwiesen, sowohl funktioneller als auch in wirtschaftlicher Hinsicht. Natürlich können sowohl das Paket als auch das Verfahren zu dessen Herstellung innerhalb des Erfindungsgedankens abgeändert werden. So ist es z.B. möglich, wenn auch weder praktisch noch notwendig, den Innensack auf grösseren Teilen der Innenwand des Paketbehälters zu fixieren, als nur in der Klebzone 14, wie sie beim Beispiel gezeigt ist. Ferner ist es natürlich nicht notwendig, die Stirnwand 6 soweit einwärts über den Querschnitt des Behälters zu falten, dass eine flache Stirnwand gebildet wird.
Der Grund dazu, dass der Innensack 2 längs einer Zone 17 dicht verschlossen wird, die ausserhalb der wie ein Balg gefalteten Rippe 21 liegt, ist ein ganz praktischer. Es ist nämlich leichter, einen dichten Verschluss herzustellen zwischen Plastikschichten allein als zwischen Plastikschweissstellen, die auf beiden Seiten von einer gegen Wärmeverlust isolierenden Kartonschicht umgeben sind. Natürlich könnte der Sack 2 auch längs einer Verschlusszone verschweisst werden, die in der Rippe 21 liegt; da aber ein solches Verfahren gewisse Nachteile aufweist, wurde es für das beschriebene Beispiel nicht benützt.
Filled and sealed package and process for its manufacture
The present invention relates to a filled and closed package, consisting of an outer container made of a relatively rigid and foldable material, and an inner sack with the contents enclosed in this container. The inner sack consists of a flexible, weldable plastic film, and the outer container consists of a tube with a bottom and an upper edge zone that is folded like a bellows and laid flat to form a rib. The invention also relates to a method for manufacturing said package.
When packing pourable bulk material and liquid filling material, the properties of the package and the packaging material must of course be selected in such a way that the package is fully sealed and tear-resistant. For this reason, liquid packagings have been produced for a long time from a packaging material which has at least two layers, namely from a liquid-tight layer next to the contents, e.g. Made of polyethylene, and a layer of stiff paper, cardboard, metal foil or the like. Outside the first layer.
In order to simplify the package production, the two layers are laminated to one another beforehand, whereupon this layer body is converted into packages.
It is also known to manufacture packets in which the closing and mechanical stiffening by the packaging material is accomplished by means of two separate layers of packaging material, each of which does not meet the requirements for mechanical stability or tightness, but which together give good results deliver.
Such packages, which consist of a detached inner sack made of plastic and an outer envelope made of stiff material for this sack, have, however, brought certain disadvantages. It has e.g. show that the bag opening through which the filling material is emptied is in many cases too flexible, for which reason the filling material jet is difficult to direct, and this can result in spilling.
Further, it was difficult to secure the sack to the outer container in order to prevent the sack pouring spout from falling into the container when the package is only partially full.
These disadvantages are avoided when using a package according to the invention. This package is characterized in that the inner sack has an outer circumference corresponding to the inner circumference of the container, and at least parts of a sack wall zone enclosing the sack circumference lie snugly against the inner tube wall and adhere to this, at least along that part of the edge zone which is formed when the bellows is folded Bellows fold is included.
The combination of an outer shell with a bellows fold closure and a detached inner sack has proven to be very advantageous, since the inner sack can be pressed in a simple manner between the rib formed during the bellows folds and protruding from the container front wall, and the said rib uses a simple but effective Opening device facilitated.
The envelope edge zone of the package can be perforated along a continuous or partially interrupted line of slits which runs essentially in the circumferential direction of the edge zone over a full edge zone section provided with bellows and over parts of the parts of the edge zone sections adjacent to the said section, and the bag can be on the inner wall of the pipe be attached within that part of the edge zone which contains the cut. Furthermore, the package can be removed by severing parts of the rib from the package envelope, i. can be opened by tearing the package along the slit present in the rib, whereby the sack contained in the envelope is also torn along a surface lying behind the closure.
The bellows fold, which is exposed after tearing open, can be folded outwards in order to form a spout with a substantially rhomboid-shaped opening.
Methods for tightly closing package sleeves by bellows folds are known from a number of different package types intended for liquid filling material. The latter, however, do not have a plastic inner bag, but are e.g. tightly closed by impregnation with wax.
The method according to the invention for producing a package of the above type is, however, characterized in that a tube, which is tightly closed at its lower end and made of a flexible, weldable plastic film, is supplied with filling material at the same time as the lower part of the tube is fed into a tube stiff material and used with a base and that at least parts of that side of the edge zone which is directed towards the inside of the pipe are heated to such a temperature that those parts of the plastic tube that have a position according to the aforementioned heated zone are melted or are softened that between the plastic tube and the inside of the container adhesion is achieved along at least parts of said edge zone, further that the plastic tube in.
Connection with the closing of the upper part of the pipe by bellows-like folding is welded along a narrow rib located outside the closure zone formed when the pipe is closed, after which the inner bag formed by the closure and enclosed in the container is separated from the rest of the tube by cuts in the said closure zone.
An embodiment of the invention is shown in the drawing, namely shows:
1 shows a container consisting of a tube, closed at its bottom, with a fold line pattern and rectangular cross-section, which contains an inner bag made of plastic film;
2 shows the container and its sack after the ends have been closed by folding in the manner of a bellows;
3 shows the closed container with a tightly closed inner bag contained therein;
4 shows the finished package;
5 shows a hose, the welded end of which is inserted into a container consisting of a rectangular tube, with filling material being fed to the hose at the same time;
6 shows how the hose lowered into the pipe is fastened to the pipe wall edge zone;
7 shows how the container is tightly closed and the hose is laid flat in the rib formed when the container is closed;
8 shows how the hose is welded and the inner bag enclosed in the container and made from the tube is separated from the hose;
9 shows how the package is opened by tearing off part of the rib along a special opening notch; and
10 shows the opened package with the unfolded pouring spout.
The package according to the invention consists of an outer container 1 of relatively rigid material, e.g.
Cardboard box, and an inner bag 2 made of plastic film located in this container. The container 1 consists of a tube of rectangular cross-section with a bottom. This tube has a fold line pattern to facilitate the closing of the tube by folding. This pattern contains two folds 3, 4 surrounding the pipe circumference, which divide each pipe side wall into three fields, namely an edge zone 5, an end wall field 6 and a side wall field 7.
Two opposite sides of the tube also have three folds forming an inverted Y with the two downwardly directed prongs 8 and 9 extending from the center of the fold 3 to the corners between the fold 4 and the lateral edge lines 11, 12 of the tube settle, and with the upwardly directed shaft 10 from the intersection of the two folds 8, 9 normal to the tube opening edge 13 to its center.
The sack 2 enclosed in the container 1 is attached to the inside of the tube along an adhesive zone 14 extending around the inside of the edge zone 5.
The outer circumference of the sack 2 should essentially coincide with the inner circumference of the pipe, so that the sack wall is tightened well, without wrinkles, along the adhesive zone 14 around the inside of the pipe.
In the tube edge zone 5 there is also a slot 15 (FIG. 2) which can either be continuous or have regularly repeated non-perforated parts in order to hold the edges of the slot 15 together when the inner bag 2 is fastened. The slot 15 extends along an entire edge zone 5 between the lateral edge lines 11, 12 and a certain distance inwards over the edge zone 5 into the two adjacent pipe sides, corresponding to the distance between the fold 10 and the side wall edge 11 or 12. Furthermore, this should Slit 15 can be arranged in such a way that the adhesive zone 14 covers the edges of the slot which are held together by the non-perforated bag wall fixed along the adhesive zone.
FIGS. 2 and 3, which are given the same reference numerals as FIG. 1, show the construction and the folding pattern of a package of the present type. The edge zone 5 is thus folded like a bellows, with the points 16 of the bellows folds being laid along the folds 10 .
Further, the opposite rectangular end wall panels 6 are folded inward over the tube, at the same time as the remaining end wall panels are folded along the folds 8, 9 so that they form three triangular lobes, of which the one on either side of the central one, through the folds 8 , 9 and 4 of certain flaps lying flaps are folded inwardly over the central flap. The container 1 shown in Fig. 3 has a substantially flat end wall surface and a rib 21 which stands out from the end wall and is formed by the bellows-folded edge zone 5 . However, a rib-shaped front wall field could also be produced by reducing the angle between the two folds 8 and 9, which in the present case is approximately 900, and which results in a flat front wall surface.
When the pipe end is closed, not only the pipe edge zone 5 but also the sack attached to the pipe is folded like a bellows and fastened or fixed in the folded state, since that part of the sack 2 that protrudes from the container rib 21 is tightly closed with a joint 17, which runs essentially parallel to the edge of the rib. So that the points 16 of the folds formed during bellows-like folding do not meet when the end of the package is closed, those fields in the edge zone 5 which contain the folds 10 that facilitate bellows-like folding must be shorter in the circumferential direction, at least not longer than the edge zone fields 5, which should not be folded.
Since it is not desirable for the rib 21 (FIG. 3) to protrude from the package wall, it is advisable to fold the rib up to the stop on the end wall panels 6. This creates the package according to FIG. 4 with an essentially flat upper end wall.
In order to hold the rib 21 in the downwardly folded position, it must be attached to the front wall panel 6. This can of course be carried out by means of gluing with conventional adhesives, but in view of the fact that the packages are manufactured in high-performance packaging machines, it is important that the joint connecting the rib and the end wall panel 6 quickly achieve such a strength that the rib is retained in the position assumed after folding, without the action of a mechanical holder from the outside. In order to enable the end wall panel of the container 1 and the rib to be quickly fixed, the container can be provided with an outer covering made of thermoplastic material, e.g.
Polyethylene, which has the property of producing a very strong and very rapidly stabilizing sealing joint when it is welded to another polyethylene surface. Such a polyethylene coating is also impermeable to liquids and therefore protects the package container effectively against moisture from the outside.
The package described above is manufactured in such a way that the container 1 is prefabricated by converting a flat sheet of material into a tube of rectangular cross-section, which is then provided with a bottom. A crease pattern is also applied to the pipe as described above. The tube produced in this way, which is intended for forming the package container 1, is placed under an annular extrusion die through which a hose 20 made of a thin, weldable plastic film is pressed. At its lower end, the squeezed-out tube 20 is closed with a weld seam 17 lying at right angles to its axis.
Filling material is fed to the squeezed out hose 20 through a filling pipe 19 arranged concentrically to the discharge nozzle, and the hose 20 is simultaneously introduced into the tubular container by means of the weight of the filling material itself. Since this introduction of the hose 20 begins before the intended amount of filling material is received, there is no difficulty in inserting the hose into the container. It is true that the hose does not automatically assume the same cross-section as the container 1, but since it has only received a relatively small amount of filling material when it is inserted, the lower part of the hose 20 takes the shape of the pipe opening and automatically becomes the Obtain the same cross section as the container 1 because the outer circumference of the hose 20 corresponds essentially to the inner circumference of the container 1.
After the hose 20 itself has been lowered completely into the container 1 with the aid of the weight of the filling material, the filling material is additionally supplied in such an amount that the pressure of the filling material presses the hose against the inner wall of the container. Before the last filling process or at the same time as this, an adhesive zone 14 of the edge zone 5, which closes in the circumferential direction of the pipe, was heated to the extent that the hose 20 pressed onto the zone 14 melted on part of its surface, and so along the zone 14 is glued to the inside of the container. In order to achieve good contact between the heated adhesive zone 14 and the tube 20, it is recommended, e.g. by introducing compressed air into the hose to keep it under an overpressure of 0.001-1.0 atmospheres, preferably 0.01-0.1 atmospheres.
The zone between the hose 20 and the container 1, which is intended to adhere firmly to the inside of the edge zone 5, can either only be heated after the hose 20 has been completely inserted into the container 1, or else it can be preheated. In the latter case, the hose 20 must of course be prevented from coming into contact with the heated adhesive zone 14 when it is inserted into the container 1, since the hose 20 would otherwise stick to this zone before it is completely inserted into the container 1.
In order to prevent contact between the hose and the heated zone 14, a screen can be placed over the surface 14 while the hose 20 is being inserted into the container. After the hose 20 has been completely inserted, this screen is removed so that the bag wall touches the heated zone 14 and is welded to it. The adhesive zone 14 in the pipe edge zone 5 is preferably heated with hot air that is blown onto the inner wall of the pipe, or by means of heated jaws that are pressed onto the outside of the pipe. The supply of heat to the adhesive zone 14 can of course also be postponed until the hose 20 has been completely inserted into the container 1.
In this case, however, the heat must be supplied through the pipe wall by external means, and this requires a relatively long heating time and therefore also a longer time to manufacture the package.
After the tube 20 has been inserted into the container 1, attached to the container along the adhesive zone 14, and filled with the desired amount of filling material, the upper end wall of the container 1 is folded inwards over the cross section by folding the end wall panels 5 and the edge zone panels 5 like a bellows of the tube forming the container 1 is closed. This closing operation is illustrated in FIG. 7 and is carried out by means of folding means known per se.
After the end wall panels 6 are folded down into the same plane, and the edge zone panels 5 are combined with each other to form a rib 21, the bellows-folded tube 20 is welded along a seam 17, after which the enclosed in the container 1 and from the lower part The sack 2 formed of the tube 20 with a section through which 17 is separated from the tube 20, as shown in FIG. 8. After the rib 21 has been folded inwardly against the flat end wall 6 and fixed to the side wall by means of a weld which is easy to open, the package has the appearance of FIG. 4 and is therefore ready for distribution.
The bellows fold 16, which, as a result of the elastic properties of the packaging material, has a natural tendency to shift, can of course be fixed in the flattened state by gluing or welding together those outside of the rib 21 which are opposite one another in the bellows fold 16. In this case, however, care should be taken to ensure that the welded or glued surface is only thawed in that part of the rib 21 that is located above the opening slot 15, otherwise the package opening cannot be unfolded in the normal way.
The package is opened by breaking the connection between the rib 21 and the end wall 6 and lifting the rib so that it protrudes from the package end wall 6. The opening slot 15 in the package rib is torn open as shown in FIG. 9, the wall of the sack 2 in the container being perforated along the rib 21 where the sack 2 and the edge zone wall 5 run around the edge zone 5 of the tubular container 1 Seam 14 are united with one another.
Since the sack 2 is torn open behind the welding zone 17, the filling material can be reached through the slot 15 formed when tearing open. However, the area of the slot is too small to function as a spout and therefore the slot has to be widened. 10 shows how the bellows fold 16, which is exposed along the opening notch 15 after the rib 21 has been torn open, can be unfolded to form an essentially rhomboidal opening 22 through which the filling material can be emptied.
In order to facilitate the formation of the spout 22 when the bellows fold 16 is unfolded, it is advantageous to apply a crease line 23 in each of the rectangular end wall panels 6, starting from the corner between the lateral edge line 12 adjacent to the opening groove 22 and the end wall zone 6 and the The crease line 3 separating the side wall field 7 runs towards the ends of the slot 15 in the rib 21, which is intended to serve as an opening notch. That part of the rib 21 which has been separated from the container 1 by tearing along the cut 15 can either be folded to the side so that it no longer protrudes beyond the rhomboidal opening 22 or can be torn away completely.
The package described above is also suitable for sterilized products, e.g. pasteurized milk, since the wall material of the sack 2 is impermeable to bacteria and the container offers good mechanical protection against such mechanical effects on the sack 2 that could cause small leaks and thus endanger the bacterial protection of the package without compromising its technical liquid-tight properties affect. The way in which the package is manufactured and filled also makes it suitable for packaging sterile liquid products.
If a sterile product is to be packaged, certain steps must be taken. First, the extrusion tube 20 must be sterilized.
This is preferably carried out in such a way that the hose is welded along its lower end and in such a way that the cavity located between the extrusion nozzle and the welded hose is exposed to the action of superheated steam or another sterilizing agent. After this cavity has been sterilized, the sterility inside the hose is automatically maintained, since the hose extrusion temperature is so high that all bacteria and microorganisms present in the plastic mass are destroyed and no new infection of the hose 20 can occur because its lower end is constantly welded shut. The sterile product is fed to the internally sterile tube 20 through the filling tube 19, which of course also has to be sterilized before filling can start.
After the internally sterilized tube 20 has been inserted into the container 1 and after the sterile contents have been filled and sealed with a closure 17 which is impervious to bacteria, the contents are packed in a bacteria-tight package. At no stage of the packaging operation, the sterile filling material is exposed to the risk of contact with a surface or atmosphere contaminated by bacteria.
Obviously, the present method has considerable advantages in comparison with other methods in which the packaging has to be carried out in special sterile chambers where it is difficult to ensure absolute sterility.
The examples of the package and the method for its production shown and described here have proven to be very advantageous, both functionally and economically. Of course, both the package and the method for its manufacture can be modified within the scope of the invention. So it is e.g. possible, although neither practical nor necessary, to fix the inner sack on larger parts of the inner wall of the package container than only in the adhesive zone 14, as shown in the example. Furthermore, it is of course not necessary to fold the end wall 6 inwardly over the cross section of the container to such an extent that a flat end wall is formed.
The reason why the inner bag 2 is tightly closed along a zone 17 which lies outside the rib 21 which is folded like a bellows is a very practical one. This is because it is easier to produce a tight seal between plastic layers alone than between plastic welds, which are surrounded on both sides by a cardboard layer that insulates against heat loss. Of course, the sack 2 could also be welded along a closure zone which lies in the rib 21; however, since such a method has certain disadvantages, it was not used for the example described.