Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Herstellen und Füllen von Packungen, die aus einer Bahn von Verpackungsmaterial gebildet sind.
Es sind Maschinen für die sterile Verpackung von fluiden oder semifluiden Substanzen bekannt, wobei eine Kunststoffbahn oder eine Bahn aus mit Kunststoff bedecktem Papier mittels einer Walze durch einen Antriebsmechanismus abgezogen wird; die Bahn wird dann während eines ersten Abschnitts ihres Weges in einer Sterilisierstation sterilisiert; darauf wird sie längsweise aufeinandergefaltet, um ihre beiden Randabschnitte zusammenzubringen:
in dieser Form wird sie in eine Füllstation geführt und zu einem Rohr ausgebildet, indem in Längsrichtung diese Randabschnitte miteinander versiegelt werden, und zwar in einer Höhe, die etwas oberhalb der Höhe der flüssigen Substanz liegt, welche in das Rohr eingeführt wird; darauf wird das Innere des Rohrs mit seinem Inhalt in abgeschlossene Abteile unterteilt, und zwar durch in Querrichtung verlaufende Siegelnähte, die dem Rohr in gewünschten Abständen erteilt werden; schliesslich wird das Rohr zu einzelnen Packungen zerschnitten, deren Ornsse der Lage der genannten Siegelnähte entspricht.
Ein Hauptnachteil dieser Art von Verpackungs- maschinen besteht darin, dass die gefaltete Bahn während ihres Transports von der Sterilisierstation in die Füllstation offen bleiben muss; daher ist sie dabei der nichtsterilen Aussenluft zwischen ihren Falzen ausgesetzt, und zwar bis zu dem Zeitpunkt, wo sie unter den Füllstutzen gelangt, welcher die flüssige Substanz einfüllt, welche den Inhalt der Behälter bildet.
Der andere Hauptnachteil dieser Verpackungsmaschinen der genannten Art besteht darin, dass wegen der oben erwähnten Anordnung des Füllstutzens die in Querrichtug verlaufenden Nähte vollständig der Bahn erteilt werden müssen, nachdem sie zu einem Rohr verformt worden ist, und zwar an einer Stelle unterhalb der Höhe der in ihr befindlichen Flüssigkeit. Das bedeutet, dass die Siegelnähte unter sehr ungünstigen Bedingungen angebracht werden müssen, nämlich entgegen dem Druck der vor der darüberliegenden Flüssigkeit liegt; auf diese Weise entsteht das Bestreben, diese in Querrichtung verlaufenden Nähte zu öffnen, bevor sie Zeit zur Erstarrung hatten. Tatsächlich weisen die mit den genannten Maschinen erzeugten Behälter das Bestreben auf, schadhafte Nähte zu zeigen, durch welche ihr Inhalt austreten kann.
Der Erfindung liegt das Bestreben zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zum Herstellen und zum Füllen von Packungen zu schaffen, das die oben erwähnten Nachteile nicht aufweist.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Schritte aufweist: - Sterilisieren und Falten der Bahn in Längsrichtung in einer Sterilisierstation, - Einsetzen eines begsamen Füllstutzens in die gefaltete
Bahn, der sich bis zur Füllstation einer Verpackungs maschine erstreckt, - miteinander Versiegeln der Randabschnitte der ge falteten Bahn, um diese zu einem Rohr zu formen, - Anbringen von teilweise in Querrichtung verlaufen den Siegelnähten am'Rohr, und zwar stromaufwärts der Füllstation und in den gewünschten Abständen voneinander, welche Siegelnähte sich von mindestens einer Seite des Rohrs bis dicht an den Füllstutzen er strecken, - darauffolgendes Anbringen von überbrückenden,
in
Querrichtung verlaufenden Siegelnähten unterhalb der
Füllstation am Rohr, um die darin enthaltenden par tiellen Siegelnähte zu vervollständigen.
Die erfindungsgemässe Einrichtung mit einer Sterilisierstation, in der die Bahn des Verpackungsmaterials sterilisiert und längs ihrer Millellinie gefaltet wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass sie folgende Bestandteile aufweist: - Einen Füllstutzen, der durch die Sterilisierstation hin durchgeht, somit auch zwischen die Falze der Bahn, und sich innerhalb der Bahn soweit erstreckt wie die
Füllstation, - eine erste Versiegelungsvorrichtung, die zwischen der
Sterilisierstation und der Füllstation angeordnet ist, um durch eine Längssiegelnaht die Randabschnitte der gefalteten Bahn miteinander zu verbinden, so dass ein Rohr Igebildet wird, eine zweite Versiegelungsvorrichtung, die zwischen der ersten Versiegelungsvorrichtung und der Füllsta tion angeordnet ist, um partielle,
in Querrichtung verlaufende Siegelnähte in gewünschten Intervallen am Rohr anzubringen und - eine dritte Versiegelungsvorrichtung, die unterhalb der Füllstation angeordnet ist, um überbrückende Sie gelnähte am Rohr anzubringen, um auf diese Weise dessen in Querrichtung verlaufende Siegelnähte zu vervollständigen.
Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand der Zeichnungen rein beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung eine erste Ausführungsform der Einrichtung und zwar aus Richtung I-I der Fig. 3,
Fig. 2 eine schematische Teilansicht aus Richtung II-II der Fig. 1,
Fig. 3 in schematischer Darstellung eine Seitenansicht der Einrichtung der Fig 1 und 2,
Fig. 4 in schematischer Darstellung die aufeinander- folgenden Verformungen des Verpackungswerkstoffs bei der Ausführungsform der Fig. 1-3,
Fig. 5 in schematischer Darstellung eine zweite Ausführungsform der Einrichtung und
Fig. 6 in schematischer Darstellung die verschiedenen Verformungen des Verpackungsmaterials bei der Ausführungsform der Fig. 5.
Wie die Fig. 1 zeigt, wird die Bahn 1 aus Verpackungsmaterial von einem Vorratszylinder 2 abgewickelt; nachdem sie über eine Ablenkungsrolle 3 gelaufen ist, gelangt die Bahn 1 unter einen kleinen Vorratsbehälter 4, der mittels geeigneter Vorrichtungen mit einer sterilisierenden Flüssigkeit gefüllt gehalten wird, beispielsweise mit Wasserstoffperoxyd, unter Umständen unter Zusatz eines Netzmittels. Mittels eines porösen Kissens 5 wird die sterilisierende Flüssigkeit durch kapillare Diffusion auf die Oberfläche der Bahn 1 überführt; diese Oberfläche wird die innere Fläche des fertigen Behälters und kommt somit in Berührung mit der Flüssigkeit.
Diese innere, mit Kunststoff bedeckte Oberfläche der Papierbahn 1 nimmt kontinuierlich einen Film aus Was serstoffperoxyd-Lösung auf. Während die Bahn 1 ihren Weg fortsetzt, läuft sie durch eine Kerbstation, welche die Kerbzylinder 6, 7 enthält; in dieser Kerbstation werden der Bahn in Längsrichtung verlaufende, transversale und schräge Kerblinien erteilt, längs derer sie endlich zu Packungen gefaltet wird. Diese Kerbzylinder dienen auch als Antrlebszylinder, die- schrittweise arbeiten; sie bringen auf diese Weise die Bahn 1 in intermittierende Bewegung.
Die IBahn 1 läuft danach über eine Ablenkungsrolle 8, wird über eine darunter liegende Kompensationsrolle 9 umgelenkt, - steigt danach auf, um über eine zweite Umlenkrolle 10 zu laufen, die in entsprechender Weise, wie die Rolle 8 befestigt ist. Die Umienkrollen 8, 10 sind so befestigt, dass sie nachgiebig die dazwischenliegende Bahn 1 zusamrnenpressen, so dass der flüssige Film aus der sterilisierenden Substanz gleichförmig über die innere Oberfläche !der Bahn verteilt wird.
Alle oben erwähnten Rollen müssen selbstverständlich gegen Verunreinigungen durch Staub und andere Fremd- körper durch ein nicht dargestelltes Gehäuse geschützt werden.
Die Anordnung der Kerbrollen 6,7, die dem Vorratsbehälter 4 und dem Kissen 5 nachgeschaltet sind, ist besonders vorteilhaft, da die Kerbeinheit, welche die Bahn bis zu einer bestimmten Tiefe einkerbt, sich tief in die Bahnkeime und andere Fremdkörper eingräbt; wenn das Sterilisiermittel hinter der 'Kerbeinheit aufgetragen würde, so würde es die betreffenden Stellen nicht erfassen können.
Aufgrund der oben erwähnten Anordnung wird das Sterilisiermittel auf die beschichtete Oberfläche der Bahn 1 aufgetragen, d.h. also nicht auf die gegenüberliegende, äussere Fläche, wo es eine Färbung der Beschriftung oder Bedruckung hervorrufen könnte.
Während ihres weiteren Fortschreitens tritt die Bahn 1 in flacher Form zwischen den Rollen 8, 10 aus und wird längsweise um ihre Mittellinie 11 gefaltet (siehe Fig. 2), und zwar in zwei Hälften, so dass ihre beiden in Längs- richtung verlaufenden Randabschnitte 12, 13 sich einander annähern und einander -schliesslich berühren. Wenra die Bahn 1 eine obere Ablenkrolle 14 erreicht, dann ist sie vollständig umgefaltet und setzt in diesem Zustande ihren Weg jenseits der Rolle 14 fort.
Der angenähert V-förmige Querschnitt 15, der durch die Bahn 1 gebildet wird, und zwar zwischen den Rollen 8, 10, 14 wird durch irgendeine geeignete Vorrichtung abgesehiossen, beispielsweise durch eine dreieckige Platte 16; die Basis des Dreiecks ist entsprechend dem Austritt der Bahn zwischen den Rollen 8, 10 angeordnet, wogegen die Spitze des Dreiecks in entsprechender Weise in ;Be- rührung mit den beiden Randabschnitten der Bahn in der Höhe der Rolle 14 steht. Zwei Seiten des Dreiecks 16 sind mit Flanschen 17, 18 versehen, wodurch Randabschnitte 12, 13 entstehen; dagegen ist der Mittelteil 16' der dreieckförmigen Platte nach innen gebogen, so dass ihre Wände praktisch parallel zu den beiden durch die Bahn 1 gebildeten Wände stehen.
Der auf diese Weise durch die Bahn 1 und die Platte 16 gebildete, praktisch abgeschlossene Raum stellt die Sterilisierkammer, die Trockenkammer und Kühlkammer der Bahn 1 dar.
Die Bahn nirnmt tatsächlich innerhalb dieser Kammer in Gegenrichtung zu ihrer Bewegung mittels einer Reihe von Rohren 19, die durch den gekrümmten Teil 16' der Platte hindurchgehen, Strahlen von steriler und in geeigneter Weise erhitzter ILuift auf. Auf diese Weise wird der Wasserstoitperoxydfilrn auf der inneren Oberfläche der Bahn in Wasserdampf urrd naszierenden Sauerstoff dissoziiert und eine sterilisierende Atmosphäre erzeugt, die zusammen mit dem vorgängig beschriebenen Kontakt des Wasserstoffperosydfilms auf der beschichteten Bahnober- fläche die vollständige Sterilisierung gewährleistet.
In vorteilhafter Weise ist die sterile' auf die Bahn 1 im oberen Teil der Kammer auf das Rohr 19' eingeblasene Luft kühler als die sterile Luft, die durch die -unteren Rohre eingeblasen wird; auf diese Weise werden in der Kammer zwei Zonen mit in geeigneter Weise unterschied lichen thermischen Bedingungen erzeugt, so dass man gleichzeitig eine voilständig Sterilisierung der Bahn wie auch eine vollständige Trocknung und Kühlung auf eine Temperatur erzielt, die für die nachfolgenden Bearbeitungsschritte optimal ist.
Es sind ferner nicht dargestellte Vorrichtungen vorgesehen, um den Wasserdampf und die mit Sauerstoff beladene Luft aus der Sterilisierungskammer abzuziehen und um sie einer Waschung zu unterwerfen auf diese Weise wird jede Störung beseitigt, die diese Atmosphäre auf das Bedienungspersonal ausüben kann.
Am Oberteil der Sterilisierkammer, und zwar dicht stromaufwärts von der Stelle, wo die Bahn vollständig umgefaltet ist, ist ein Stutzen 20 von einem Werkstoff mit geringer Reibung, wie z!B. Teflon (eingetragene Handelsmarke von Du Pont), durch die Platte und zwischen die Falten der Bahn 1 eingeführt.
Wie die Fig. 1 und 3 zeigen, läuft die umgefaltete Bahn von der Rolle 14 zwischen zwei Ablenkrollen 21, 22 hindurch, die auch als kontinuierlich wirkende Antriebsrollen dienen; diese Rollen 21, 22 erteilen der Bahn 1 eine kontinuierliche und gleichförmige Bewegung, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die etwas niedriger als die Geschwindigkeit ist, die der Bahn 1 durch die Kerbzrlinder 6, 7 erteilt wird.
Der intermittierende Antrieb der Kerh rollen 6, 7, die Kompensationsrolle 9 und die durch die Rollen i6, 7 erteilte langsamere Bewegung bilden zusammen eine Sicherheitsmassnahme der Vorrichtung; auf diese Weise wird nämlich gewährleistet, dass jeder zufällig auftretende übermässige Zug absorbiert wird, dem die Bahn 1 während ihrer Behandlung ausgesetzt werden könnte.
Die Rollen 14, 21, 22 Ibilden eine zentrale Ringnut 23, die die Wölbung in der Bahn aufnimmt, welche durch den eingeschlossenen Stutzen 20 erzeugt wird. Aufgrund dieser Massnahme kann der Stutzen 20 über die Rolle 14 und zwischen den Rollen 21 und 22 hindurchlaufen, ohne zusammengedrückt oder durch die Rollen zerquetscht zu werden. Diese Nuten erlauben es mit anderen Worten, die Bahn in Längsrichtung zu einem Rohr auszubilden, und zwar fast unmittelbar hinter der Rolle 14 und in ausreichendem Abstand vor der Füllstation.
Die Längsversiegelung wird mittels eines Paars von Versiegelungsroilen 24, 24' durchgeführt, die tmit einer geeigneten Heizvorrichtung versehen sind, wie zB. mit einem ringförmigen elektrischen Widerstand. Bevor die Bahn diese Versiegelungsrollen erreicht, werden die Randabschnitte der Bahn durch sterilen, überhitzten Wasserdampf vorerhitzt; dieser wird auf die Bahn mittels eines Rohrs 25 geblasen, dessen öffnung zweigeteilt ist, wodurch die beiden Randabschnitte voneinander weggespreizt werden l(siehe Fig. 1).
Das untere Ende des Rohrs 25 steht strömungsmässig mit der Sterilisationskammer in Verbindung; der durchströmende Wasserdampf und der naszierende Sauerstoff dienen dazu, um zwischen den beiden Hälften'der Bahn, welche zu diesem Zeitpunkt noch nicht versiegelt ist, eine sterile Atmosphäre mit einem Druck zu ergeugen, der höher ist als der der Umgebungsluft; auf diese Weise wird verhindert, dass diese Umgebungsluft zwischen die beiden Hälften der zusammengefalteten Bahn gelangt.
Die Bahn 1 wird jetzt in ein Rohr umgewandelt; sie fällt zu diesem Zweck nach ihrem Durchlauf durch die Ablenkrollen 21, 22 senkrecht nach unten und läuft dann durch eine Vorversiegelungsstation; diese wird durch die beiden Rollen 26, 26' gebildet, welche partielle Transfer salnähte 137.in der Bahn erzeugen (Fig. 4). Diese Nähte 137 erstrecken sich links und rechts des Stutzens 20 bis an die Seite des Rohrs 1'. Es ist zu bemerken, dass diese Siegelnähte angebracht werden, während das Rohr 1' noch leer und trocken ist, und zwar oberhalb des Plüssigkeits- niveaus 31 (Fig. 3).
Die Rollen 26, 26' sind mit sich radial erstreckenden Versiegelungsarmen 27 ausgerüstet; diese stellen Einheiten dar, die eine geeignete Form von Versiegelungsleistung übertragen. Die Rollen 26, 26' drehen sich intermittierend, so dass die partiellen Transversal nähte der Bahn in regelmässigen, vorgewählten Abständen erteilt werden, und zwar entsprechend der Höhe der eingefüllten und fertiggestellten Behälter.
Nach dieser Vorversiegelungsstation läuft das Rohr 1' zwischen zwei Heizvorrichtungen 28, 28' hindurch; diese bereiten das Rohr für die aufeinanderfolgende Anbringung der ergänzenden Überbrückungsnähte vor und verringern auf diese Weise die für die Anbringung der letzteren erforderliche Zeit.
Dicht unterhalb des unteren Endes des Stutzens 20, beispielsweise an der Stelle 32 in Fig. 3, werden diese Uberbrückungs-Nähte in einer weiteren Station angelegt; diese ist durch die Rollen 29, 29' gebildet; jede derselben ist mit Versiegelungsarmen ausgerüstet. Die Betätigung dieser beiden Rollen ist ähnlich wie die Betätigung der oben bereits beschriebenen Rollen 26, 26'.
Die Breite dieser Überbrückungsnähte ist etwas grös ser als der Durchmesser des Stutzens 20. Diese Über- brückungsnähte sind die einzigen Nähte, die dem Rohr nach der Füllung erteilt werden; aufgrund ihrer verringerten Fläche erlauben sie eine gleichförmigere Verteilung und eine grössere Konzentration der Versiegelungswärme und des Versiegelungsdrucks. Die Breite dieser Überbrückungsnähte ist etwas grösser als der Zwischenraum zwischen den partiellen Nähten, so dass an beiden Enden die letzteren überlappen, wie es die Fig. 4 zeigt.
Die Quemähte, die sich somit aus der Kombination der partiellen Nähte mit den Überbrückungsnähten ergeben, gewährleisten, dass die gebildeten Packungen völlig dicht und keinen Undichtigkeiten unterworfen sind.
Das Rohr ist also jetzt in mit Flüssigkeit gefüllte Abteile durch die Quernähte geteilt; es wird darauf entsprechend dem Abstand dieser Nähte in der Schneidstation geschnitten; letztere wird durch die Rollen 34, 34' gebildet, welche mit radialen Schneidarmen 35 ausgerüstet sind und im selben Rhythmus betätigt werden wie die transversalen Versiegelungsrollen. Die fertiggestellten Behälter 33 können danach in weitere Stationen befördert werden, die ihnen ihre endgültige Form verleihen.
Die Verformung der Bahn list in Fig. 4 dargestellt; darin ist zu sehen, wie die Rollen 24, 24' die kontinuierlichen Längsnähte anbringen, wie die Rollen 26, 26' die partiellen Quernähte 137 anbringen, wie die uberbrük- kungsnähte 138 entstehen, deren Enden die inneren Enden der partiellen Nähte 137 überlappen und wie schliesslich der Schnitt 139 längs einer Mittellinie der Quernähte mit Hilfe der Rollen 34, 34' durchgeführt wird.
Die in Fig. 5 dargestellte zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten nur dadurch, dass die Stationen für die Anbringung der partiellen und der Überbrückungsnähte sowie der Antrieb und die zeitliche Bemessung in diesen Stationen verschieden sind. Daher braucht nur dieser Abschnitt der zweiten Ausführungs- form im folgenden näher erläutert zu werden.
Während die Stationen der ersten Ausführungsform es erlauben, dass die Verpackungsmaschine auf intermittierende Weise betätigt wird, erlaubt es die Querversiegelungsstation der Fig. 5, dass die Maschine kontinuierlich angetrieben werden kann, wodurch sich höhere Arbeitsgeschwindigkeiten erzielen lassen.
Die Querversiegelungsstation der Fig. 5 weist im wesentlichen eine Vorversiegeiungssation 103 sowie eine Station 104 auf, um dem Rohr 101' die ergänzenden Überbrückungsnähte zu erteilen. Die Station 103 besteht aus zwei in senkrechter Richtung hin- und herbewegbaren Rahmen 103a, 103b; jeder dieser Rahmen stützt ein Paar Versiegelungsklauen 105, 106, 107 bzw. 108 ab; letztere werden waagrecht hin- und herbewegt, und zwar mittels pneumatischer Kraftzylinder 109-112.
Während des Ahwärtslaufens der Rahmen 103a, 103b befinden sich die Versiegelurtgsklauen in ihrer geschlossenen Arbeitsstellung. Die Fig. 5 zeigt den Rahmen 103a zu Beginn des Abwärtslaufs, wogegen der Rahmen 103b am Ende seines Abwärtslaufs dargestellt ist. Während dieser Bewegung erzeugen die Klauen jedes Rahmens die partiellen Quemähte 132 bzw. 133 (Fig. 6); gleichzeitig nehmen sie das Rohr während ihrer Abwärtsbewegung mit, während sie während ihrer Aufwärtsbewegung geöffnet sind und keinen Einfluss auf das Rohr aus üben.
Die Bewegung der Rahmen 103a, 103b ist zeitlich so abgestimmt, dass der Beginn des Arbeitsschritts eines Rahmens mit dem Ende des Arbeitsschritts des anderen Rahmens zusammenfällt; diese Anordnung hat eine praktisch kontinuierliche Betätigung der Maschine und eine praktisch kontinuierliche Vorwärtsbewegung des Rohrs 101' zur Folge.
Die Klauen 105, 106 erzeugen in dem Rohr 101' die partiellen Nähte 132, wogegen die Klauen 107, 108 so angeordnet und ausgestaltet sind (Fig. 6), dass sie in dem Rohr 101' die partiellen Nähte 133 erzeugen; diese partiellen Nähte 132, 133 erstrecken sich links und rechts des Rohrs bis dicht an den Füllstutzen 134, der dem Füllstutzen 20 der ersten Ausführungsform entspricht. Die Flüs sigkeitshöhe der Flüssigkeit im Rohr ist mit dem Be zugszeichen 135 angedeutet; die Flüssigkeit befindet sich unterhalb des unteren Mittelpunkts der Bewegung der Rahmen 103a, 103b, so dass diese partiellen Nähte noch in dem trockenen und leeren Rohr erzeugt werden.
Die Überbrückungsnähte, von denen an der Stelle 150 nur die eine Naht 132 dargestellt ist, werden in der Station 104 mittels der Gestelle 104a, 104b erzeugt; letztere stützen die Paar von Versiegelungsklauen 136, 137, 138 bzw. 139 ab; diese Klauen werden durch ihre zugeordneten pneumatischen Kraftzylinder 140-143 hin- und herbewegt. Der Rahmen 103a ist mit dem Rahmen 104a synchronisiert, wogegen der Rahmen 103b mit dem Rahmen 104b synchronisiert ist.
Die Rahmen 103a, 103b sind mit dem Maschinengestell 119 mittels parallel verlaufender Hebel 113-116 verbunden; das erste Hebelpaar ist schwenkbeweglich mit einem Ende mit dem Rahmen 103a verbunden, und zwar an den Punkten 120, 121; dagegen ist das zweite Paar mit dem Rahmen 103b an den Punkten 122, 123 schwenkbeweglich verbunden; beide Hebelpaare werden mit ihren gegenüberliegenden Enden mit dem Maschinengestell 119 schwenkbeweglich verbunden, und zwar an den Stellen 117 bzw. 118.
Die Rahmen 104a, 104b sind auf identische Weise mittels paralleler Hebel 144-147 mit dem Maschinengestell 119 verbunden. Die Rahmen 103a, 104a werden mittels eines gemeinsamen, senkrechten Steuerstabs 124 hin- und herbewegt; letzterer ist mit dem Hebel 114 am Gelenk 126 und mit dem Hebel 145 am Gelenk 148 verbunden; dieser Steuerstab 124 empfängt seine Bewegung von einem Exzenter 128. In ähnlicher Weise werden die Rahmen 103b, 104b durch einen gemeinsamen, senkrechten Steuerstab 125 hin- und herbewegt, der mit Hebeln 116, 147 an den Gelenken 127 bzw. 149 verbunden und mittels eines l xzenters 129 angetrieben wird. Beide Exzenter sind auf einer gemeinsamen Welle verkeilt und werden durch einen Motor 130 betätigt, und zwar über ein Reduktionsgetriebe 131.
Wie es oben bereits erwähnt worden ist, überbrücken die Quernähte 150 den Zwischenraum, der von den partiellen Nähten freigelassen worden ist und überlappen die letzteren ein wenig. Auf diese Weise wird eine vollständi- ge Querversiegelung sichergestellt, die sich über die ganze Breite des Rohrs 101 erstreckt.
Ultraschall hat sich als geeignete Energiequelle für die Überbrückungsnähte erwiesen; es können jedoch selbstverständlich auch alle anderen geeigneten Energieformen für diesen Zweck angewendet werden.
Nach der Vervollständigung der Quernähte wird das Rohr in einzelne, mit Flüssigkeit gefüllte Behälter in einer Schneidstation 151 unterteilt; letztere wird durch rotierende Messer 152 gebildet, welche die Packungen entspre chend der Mittellinie der Quernähte abtrennen.
Bs ist leicht einzusehen, dass bei den Ausführungs formen noch verschiedene Abwandlungen möglich sind.
So kann z.B Ibei der ersten Ausführungsform das partielle Versiegeln mit der Längsversiegelung der Bahn verbunden werden; auf diese Weise erhält man gleichzeitig während der Durchgangs durch die Rollen 14, 21, 22 sowohl die Längsnähte als auch. die partiellen Nähte. Zu diesem Zweck können die Rollen 24, 24' zusätzlich mit elektrischen Widerständen ausgerüstet werden, die längs ihres Mantels in solchen Stellungen angeordnet sind, dass sie parallel zu deren Achsen stehen und in geeigneter Weise im Abstand voneinander sind; auf diese Weise kann dieses, Paar von Rollen gleichzeitig die Längsnähte und die partiellen Quernähte auf einer Seite der beiden Falze der Bahn 1 anbringen; dagegen kann ein ähnliches Paar von Walzen die partiellen Quernähte an einem anderen Falz anbringen.
In ähnlicher Weise kann die Stellung und die Grösse der einzelnen Abschnitte der Quernähte in den Versie gelungsstationen der Fig. 5 geändert werden. Beispiels- weise können die partieJlen Nähte --132, 133 alle auf der selben Seite des Rohrs angebracht werden, anstatt auf abwechselnden Seiten, wie es in dieser Figur dargestellt ist. In ähnlicher Weise kann ihre Länge grösser als die halbe Breite des Rohrs 1 sein.
Es ist auch möglich die Partialnähte auf zwei oder mehr gleichzeitig angelegten Strecken zu erhalten, wobei diese Nähte in Querrichtung zum Rohr ausgerichtet sinid. Es ist selbstverständlich, dass eine freie Strecke zwischen diesen aufeinanderfolgenden Strecken eingeschaltet werden muss, damit der Füllstutzen hindurchgehen kann. Die Anordnung und die Länge der Überbrückungsnähte muss in einem solchen Falle selbstverständlich an die der bereits angelegten Partialnähte angepasst werden.
Die beschriebenen Ausführungsformen haben den grossen Vorteil, dass sie eine neue Vorrichtung schaffen, um die Längsnähte, die Partialnähte und die Überbrükkungsnähte anzulegen; ferner werden auf diese Weise neue Transport- und Führungsvorrichtungen für die Bahn ermöglicht, die an dieses neue Verpackungssystem angel passt sind.
PATENTANSPRÜCHE
I. Verfahren zur Herstellung und Füllung von Packungen, die aus einer Bahn von Verpackungsmaterial gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte aufweist: - Sterilisieren und IFalten der Bahn in Längsrichtung' in einer Sterilisierstation, - Einsetzen eines biegsamen Füllstutzens in die gefaltete
Bahn, der sich Iris zur Füllstation einer Verpackungs maschine erstreckt, miteinander Versiegeln der Randabschnitte der igefal- teten Bahn, um diese zu einem Rohr zu formen, - Anbringen von teilweise in JQuerrichfung verlaufen den Siegelnähten am Rohr,
und zwar stromaufwärts der Füllstation und in den gewünschten Abständen voneinander, welche Siegelnähte sich von mindestens einer Seite deszRohrs bis dicht an den Füllstutzen er strecken, - darauffolgendes Anbringen von überbrückenden, in
Querrichtung verlaufenden Siegelnähten unterhalb der
Füllstation am kohr, um die darin enthaltenen par tiellen Siegelnähte zu vervolllständigen.
II. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, wobei eine Sterilisierstation benutzt wird, in der die Bahn des Verpackungsmaterials sterilisiert und längs ihrer Mittellinie gefaltet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung folgende Bestandteile aufweist:
: - Einen Füllstutzen, der durch die Sterilisierstation hindurchgeht, somit auch zwischen die Falze der
Bahn, und sich innerhalb der Bahn soweit erstreckt wie die Füllstation, - eine erste Versiegelungsvorrichtung, die zwischen der
Sterilisierstation und der Füllstation angeordnet ist, um durch eine Längssiegeinaht die Randabschnitte der gefalteten Bahn miteinander zu verbinden, so dass' ein Rohr gebildet wird, - eine zweite Versiegelungsvorrichtung, die zwischen der ersten Versiegeiungsvorrichtung und der Füllsta- tion angeordnet ist, um partielle,
in Querrichtung verlaufende Siegelnähte in gewünschten Intervallen am Rohr anzubringen und, eine dritte Versiegelungsvorrichtung, die unterhalb der Füllstation angeordnet ist, um überbrückende Sie gelnähte am Rohr anzubringen, -um auf diese Weise dessen in Querrichtung verlaufende Siegelnähte zu vervollständigen.
UN,llERANSPRÜCR-E
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass als Sterilisiermittel Wasserstoffperoxyd verwendet wird.
2. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass ferner Ablenkroflen zwischen der Ste rilisierstation und der Füllstation eingeschaltet sind, die eine der Stellung des Füllstutzens entsprechende Nut in innerhalb des Verpackungsmaterials liefern, welche die durch den Füllstutzen dem Verpackungsmaterial erteilte Auswölbung aufnimmt.
3. Einrichtung nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Innere der Bahn in einer heissen sterilen Atmosphäre mit einem Druck fortbewegt wird, der
**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.
The invention relates to a method and a device for producing and filling packs which are formed from a web of packaging material.
Machines are known for the sterile packaging of fluid or semifluid substances, a plastic web or a web of paper covered with plastic being pulled off by means of a roller by a drive mechanism; the web is then sterilized in a sterilization station during a first portion of its travel; then it is folded lengthwise to bring its two edge sections together:
in this form it is fed into a filling station and formed into a tube by sealing these edge sections with one another in the longitudinal direction, namely at a height which is slightly above the height of the liquid substance which is introduced into the tube; then the inside of the tube with its contents is divided into closed compartments, namely by sealing seams running in the transverse direction, which are given to the tube at the desired intervals; Finally, the tube is cut into individual packs, the size of which corresponds to the position of the sealing seams mentioned.
A major disadvantage of this type of packaging machine is that the folded web must remain open during its transport from the sterilizing station to the filling station; therefore it is exposed to the non-sterile outside air between its folds until the point in time when it comes under the filler neck which fills the liquid substance which forms the contents of the container.
The other main disadvantage of these packaging machines of the type mentioned is that, because of the above-mentioned arrangement of the filler neck, the seams running in the transverse direction must be completely given to the web after it has been formed into a tube, at a point below the level of the in her liquid. This means that the sealing seams have to be applied under very unfavorable conditions, namely against the pressure of the liquid above; in this way the tendency arises to open these transverse seams before they have had time to solidify. In fact, the containers produced with the machines mentioned tend to show damaged seams through which their contents can escape.
The invention is based on the aim of creating a method and a device for producing and filling packs which do not have the disadvantages mentioned above.
The method according to the invention is characterized in that it has the following steps: sterilizing and folding the web in the longitudinal direction in a sterilizing station, inserting a flexible filler neck into the folded one
Web that extends to the filling station of a packaging machine, - the edge sections of the folded web are sealed together in order to shape them into a tube, - the sealing seams partially run in the transverse direction on the tube, upstream of the filling station and in the desired distances from each other, which sealing seams extend from at least one side of the pipe to close to the filler neck, - subsequent attachment of bridging,
in
Sealing seams running transversely below the
Filling station on the pipe to complete the partial sealing seams contained therein.
The device according to the invention with a sterilizing station, in which the web of packaging material is sterilized and folded along its mill line, is characterized in that it has the following components: A filler neck that passes through the sterilizing station, thus also between the folds of the web, and extends within the track as far as that
Filling station, - a first sealing device between the
Sterilizing station and the filling station is arranged to connect the edge portions of the folded web to one another by a longitudinal sealing seam, so that a tube I is formed, a second sealing device which is arranged between the first sealing device and the filling station to partially,
to attach transverse sealing seams at desired intervals on the pipe and - a third sealing device, which is arranged below the filling station, to apply bridging you gel seams on the pipe in order to complete its transverse sealing seams in this way.
In the following, the subject matter of the invention is explained in more detail purely by way of example with reference to the drawings. Show it:
Fig. 1 in a schematic representation of a first embodiment of the device from direction I-I of Fig. 3,
FIG. 2 is a schematic partial view from the direction II-II of FIG. 1,
3 shows a schematic representation of a side view of the device of FIGS. 1 and 2,
4 shows a schematic representation of the successive deformations of the packaging material in the embodiment of FIGS. 1-3,
5 shows a schematic representation of a second embodiment of the device and
FIG. 6 shows a schematic illustration of the various deformations of the packaging material in the embodiment of FIG. 5.
As FIG. 1 shows, the web 1 of packaging material is unwound from a supply cylinder 2; after it has run over a deflection roller 3, the web 1 passes under a small storage container 4 which is kept filled with a sterilizing liquid by means of suitable devices, for example with hydrogen peroxide, possibly with the addition of a wetting agent. By means of a porous cushion 5, the sterilizing liquid is transferred to the surface of the web 1 by capillary diffusion; this surface becomes the inner surface of the finished container and thus comes into contact with the liquid.
This inner, plastic-covered surface of the paper web 1 continuously absorbs a film of hydrogen peroxide solution. As the web 1 continues on its way, it passes through a scoring station which contains the scoring cylinders 6, 7; At this scoring station, the web is given longitudinal, transverse and inclined score lines along which it is finally folded into packages. These notch cylinders also serve as actuation cylinders that work in stages; in this way they bring the web 1 into intermittent motion.
The I-track 1 then runs over a deflection roller 8, is deflected via a compensation roller 9 below, - then rises to run over a second deflection roller 10, which is fixed in the same way as the roller 8. The circumferential rollers 8, 10 are attached so that they resiliently compress the intermediate web 1 so that the liquid film of the sterilizing substance is uniformly distributed over the inner surface of the web.
All of the roles mentioned above must of course be protected against contamination by dust and other foreign bodies by a housing (not shown).
The arrangement of the notch rollers 6, 7, which are connected downstream of the storage container 4 and the cushion 5, is particularly advantageous since the notch unit, which notches the web to a certain depth, digs deep into the web germs and other foreign bodies; if the sterilizing agent were applied behind the 'notch unit, it would not be able to detect the relevant locations.
Due to the above-mentioned arrangement, the sterilizing agent is applied to the coated surface of the web 1, i. i.e. not on the opposite, outer surface where it could cause the lettering or printing to color.
During its further progress, the web 1 exits in a flat form between the rollers 8, 10 and is folded lengthwise about its center line 11 (see FIG. 2), namely in two halves, so that its two edge sections 12 running in the longitudinal direction , 13 approach each other and finally touch each other. When the web 1 reaches an upper deflecting roller 14, it is completely folded over and continues its way beyond the roller 14 in this state.
The approximately V-shaped cross-section 15 formed by the web 1 between the rollers 8, 10, 14 is cut off by any suitable device, for example a triangular plate 16; the base of the triangle is arranged between the rollers 8, 10 according to the exit of the web, whereas the tip of the triangle is in contact with the two edge sections of the web at the level of the roll 14. Two sides of the triangle 16 are provided with flanges 17, 18, whereby edge sections 12, 13 arise; on the other hand, the central part 16 ′ of the triangular plate is bent inwards so that its walls are practically parallel to the two walls formed by the web 1.
The practically closed space formed in this way by the web 1 and the plate 16 represents the sterilization chamber, the drying chamber and the cooling chamber of the web 1.
The web actually receives rays of sterile and appropriately heated air inside this chamber in the opposite direction to its movement by means of a series of tubes 19 which pass through the curved portion 16 'of the plate. In this way, the hydrogen peroxide film on the inner surface of the web is dissociated in water vapor and nascent oxygen and a sterilizing atmosphere is created which, together with the previously described contact of the hydrogen peroxide film on the coated web surface, ensures complete sterilization.
Advantageously, the sterile air blown onto the web 1 in the upper part of the chamber onto the tube 19 'is cooler than the sterile air blown through the lower tubes; In this way, two zones with suitably different thermal conditions are created in the chamber, so that at the same time complete sterilization of the web as well as complete drying and cooling to a temperature which is optimal for the subsequent processing steps is achieved.
Devices, not shown, are also provided to extract the water vapor and the oxygen-laden air from the sterilization chamber and to subject them to a washing in this way any disturbance which this atmosphere may exert on the operating personnel is eliminated.
At the top of the sterilization chamber, just upstream of where the web is completely folded over, a nozzle 20 is made of a low friction material, such as. Teflon (registered trademark of Du Pont) inserted through the plate and between the folds of sheet 1.
As FIGS. 1 and 3 show, the folded web runs from the roller 14 between two deflecting rollers 21, 22 which also serve as continuously acting drive rollers; these rollers 21, 22 give the web 1 a continuous and uniform movement, at a speed which is somewhat lower than the speed given to the web 1 by the notch cutters 6,7.
The intermittent drive of the roller 6, 7, the compensation roller 9 and the slower movement given by the rollers i6, 7 together form a safety measure of the device; in this way it is ensured that any accidentally occurring excessive tension to which the web 1 could be subjected during its treatment is absorbed.
The rollers 14, 21, 22 I form a central annular groove 23 which takes up the curvature in the web created by the enclosed nozzle 20. As a result of this measure, the connecting piece 20 can pass over the roller 14 and between the rollers 21 and 22 without being compressed or crushed by the rollers. In other words, these grooves allow the web to be formed into a tube in the longitudinal direction, namely almost immediately behind the roller 14 and at a sufficient distance in front of the filling station.
The longitudinal sealing is carried out by means of a pair of sealing rolls 24, 24 'which are provided with a suitable heating device, such as e.g. with a ring-shaped electrical resistance. Before the web reaches these sealing rolls, the edge portions of the web are preheated by sterile, superheated steam; this is blown onto the web by means of a tube 25, the opening of which is divided into two, as a result of which the two edge sections are spread apart from one another (see FIG. 1).
The lower end of the tube 25 is in flow connection with the sterilization chamber; the water vapor flowing through and the nascent oxygen serve to create a sterile atmosphere with a pressure that is higher than that of the ambient air between the two halves of the web, which is not yet sealed at this point in time; this prevents this ambient air from getting between the two halves of the folded web.
The track 1 is now converted into a tube; For this purpose it falls vertically downwards after it has passed through the deflection rollers 21, 22 and then runs through a pre-sealing station; this is formed by the two rollers 26, 26 'which produce partial transfer seams 137 in the web (FIG. 4). These seams 137 extend to the left and right of the connecting piece 20 up to the side of the pipe 1 '. It should be noted that these sealing seams are applied while the tube 1 'is still empty and dry, specifically above the liquid level 31 (FIG. 3).
The rollers 26, 26 'are equipped with radially extending sealing arms 27; these represent units that transmit a suitable form of sealing performance. The rollers 26, 26 'rotate intermittently, so that the partial transverse seams are given to the web at regular, preselected intervals, specifically according to the height of the filled and finished containers.
After this pre-sealing station, the pipe 1 'runs between two heating devices 28, 28'; these prepare the pipe for the successive application of the complementary bridging seams, thus reducing the time required for the application of the latter.
Just below the lower end of the connecting piece 20, for example at the point 32 in FIG. 3, these bridging seams are applied in a further station; this is formed by the rollers 29, 29 '; each of them is equipped with sealing arms. The actuation of these two rollers is similar to the actuation of the rollers 26, 26 'already described above.
The width of these bridging seams is somewhat larger than the diameter of the connecting piece 20. These bridging seams are the only seams that are made on the pipe after filling; due to their reduced area, they allow a more uniform distribution and greater concentration of sealing heat and pressure. The width of these bridging seams is somewhat larger than the space between the partial seams, so that the latter overlap at both ends, as FIG. 4 shows.
The transverse seams, which thus result from the combination of the partial seams with the bridging seams, ensure that the packs formed are completely tight and not subject to any leaks.
The pipe is now divided into compartments filled with liquid by the transverse seams; it is then cut according to the spacing of these seams in the cutting station; the latter is formed by the rollers 34, 34 ', which are equipped with radial cutting arms 35 and are operated in the same rhythm as the transverse sealing rollers. The finished containers 33 can then be conveyed to further stations which give them their final shape.
The deformation of the web is shown in Fig. 4; it can be seen how the rollers 24, 24 'make the continuous longitudinal seams, how the rollers 26, 26' make the partial transverse seams 137, how the bridging seams 138 are created, the ends of which overlap the inner ends of the partial seams 137 and how Finally, the cut 139 is made along a center line of the transverse seams with the aid of the rollers 34, 34 '.
The second embodiment shown in FIG. 5 differs from the first only in that the stations for the application of the partial and the bridging seams as well as the drive and the timing in these stations are different. Therefore, only this section of the second embodiment needs to be explained in more detail below.
While the stations of the first embodiment allow the packaging machine to be operated in an intermittent manner, the transverse sealing station of Figure 5 allows the machine to be driven continuously, thereby enabling higher operating speeds.
The transverse sealing station of FIG. 5 essentially has a pre-sealing station 103 and a station 104 in order to provide the pipe 101 'with the additional bridging seams. The station 103 consists of two frames 103a, 103b that can be reciprocated in the vertical direction; each of these frames supports a pair of sealing claws 105, 106, 107 and 108, respectively; the latter are moved back and forth horizontally by means of pneumatic power cylinders 109-112.
While the frames 103a, 103b are moving forward, the sealing belt claws are in their closed working position. 5 shows the frame 103a at the beginning of the downward run, whereas the frame 103b is shown at the end of its downward run. During this movement, the claws of each frame create the partial transverse seams 132 and 133, respectively (Fig. 6); at the same time they take the tube with them during their downward movement, while they are open during their upward movement and exert no influence on the pipe.
The movement of the frames 103a, 103b is timed so that the beginning of the work step of one frame coincides with the end of the work step of the other frame; this arrangement results in practically continuous actuation of the machine and practically continuous forward movement of the tube 101 '.
The claws 105, 106 produce the partial seams 132 in the pipe 101 ', whereas the claws 107, 108 are arranged and designed (FIG. 6) in such a way that they produce the partial seams 133 in the pipe 101'; these partial seams 132, 133 extend to the left and right of the pipe up to close to the filler neck 134, which corresponds to the filler neck 20 of the first embodiment. The liq sigkeitshöhe of the liquid in the tube is indicated with the reference number 135; the liquid is below the lower midpoint of the movement of the frames 103a, 103b, so that these partial seams are still created in the dry and empty tube.
The bridging seams, of which only one seam 132 is shown at point 150, are produced in station 104 by means of frames 104a, 104b; the latter support the pair of sealing claws 136, 137, 138 and 139, respectively; these jaws are reciprocated by their associated pneumatic power cylinders 140-143. The frame 103a is synchronized with the frame 104a, whereas the frame 103b is synchronized with the frame 104b.
The frames 103a, 103b are connected to the machine frame 119 by means of parallel levers 113-116; the first pair of levers is pivotally connected at one end to the frame 103a at points 120, 121; on the other hand, the second pair is pivotally connected to the frame 103b at points 122, 123; Both pairs of levers are pivotally connected at their opposite ends to the machine frame 119, namely at points 117 and 118, respectively.
The frames 104a, 104b are connected to the machine frame 119 in an identical manner by means of parallel levers 144-147. The frames 103a, 104a are moved to and fro by means of a common, vertical control rod 124; the latter is connected to the lever 114 on the hinge 126 and to the lever 145 on the hinge 148; this control rod 124 receives its movement from an eccentric 128. In a similar way, the frames 103b, 104b are moved to and fro by a common, vertical control rod 125, which is connected to levers 116, 147 on the joints 127 and 149, respectively, and is operated by means of an l xzenters 129 is driven. Both eccentrics are keyed on a common shaft and are actuated by a motor 130, to be precise via a reduction gear 131.
As mentioned above, the transverse seams 150 bridge the gap left by the partial seams and slightly overlap the latter. In this way, a complete transverse seal is ensured, which extends over the entire width of the tube 101.
Ultrasound has proven to be a suitable source of energy for the bridging seams; however, all other suitable forms of energy can of course also be used for this purpose.
After the transverse seams have been completed, the pipe is divided into individual containers filled with liquid in a cutting station 151; the latter is formed by rotating knives 152, which cut off the packs according to the center line of the transverse seams.
It is easy to see that various modifications are possible in the execution forms.
For example, in the first embodiment, the partial sealing can be combined with the longitudinal sealing of the web; in this way both the longitudinal seams and the longitudinal seams are obtained simultaneously during the passage through the rollers 14, 21, 22. the partial seams. For this purpose, the rollers 24, 24 'can additionally be equipped with electrical resistors arranged along their mantle in such positions that they are parallel to their axes and are suitably spaced from one another; in this way this pair of rollers can simultaneously apply the longitudinal seams and the partial transverse seams on one side of the two folds of the web 1; however, a similar pair of rollers can apply the partial transverse seams to another fold.
Similarly, the position and size of the individual sections of the transverse seams in the sealing stations of FIG. 5 can be changed. For example, the partial seams --132, 133 can all be made on the same side of the pipe instead of on alternate sides as shown in this figure. Similarly, its length can be greater than half the width of the tube 1.
It is also possible to obtain the partial seams on two or more sections laid out at the same time, these seams being aligned in the transverse direction to the pipe. It goes without saying that a free path must be switched on between these successive paths so that the filler neck can pass through. In such a case, the arrangement and the length of the bridging seams must of course be adapted to those of the partial seams that have already been created.
The embodiments described have the great advantage that they create a new device to create the longitudinal seams, the partial seams and the bridging seams; Furthermore, new transport and guide devices for the web are made possible in this way, which are angled to this new packaging system.
PATENT CLAIMS
I. A method of manufacturing and filling packages formed from a web of packaging material, characterized in that the method comprises the following steps: - sterilizing and folding the web in the longitudinal direction 'in a sterilization station, - inserting a flexible filler neck into the folded
Web that extends Iris to the filling station of a packaging machine, sealing the edge sections of the folded web to one another in order to shape it into a tube, attaching the sealing seams to the tube, some of which run in a cross direction,
namely upstream of the filling station and at the desired distances from each other, which sealing seams stretch from at least one side of the pipe to close to the filling nozzle, - subsequent attachment of bridging, in
Sealing seams running transversely below the
Filling station on the tube to complete the partial sealing seams it contains.
II. Device for carrying out the method according to claim I, wherein a sterilizing station is used in which the web of packaging material is sterilized and folded along its center line, characterized in that the device comprises the following components:
: - A filler neck that goes through the sterilization station, thus also between the folds of the
Web, and extends within the web as far as the filling station, - a first sealing device, which between the
The sterilization station and the filling station are arranged to connect the edge sections of the folded web to one another by a longitudinal sealing seam so that a tube is formed, - a second sealing device, which is arranged between the first sealing device and the filling station, in order to partially,
to attach transverse sealing seams at desired intervals on the pipe and, a third sealing device, which is arranged below the filling station, to attach bridging you gel seams to the pipe, -to complete its transverse sealing seams in this way.
UN, llERANSPRÜCR-E
1. The method according to claim I, characterized in that hydrogen peroxide is used as the sterilizing agent.
2. Device according to claim II, characterized in that also Ablenkroflen are turned on between the Ste rilisierstation and the filling station, which provide a groove corresponding to the position of the filler neck in the packaging material, which accommodates the bulge given to the packaging material by the filler neck.
3. Device according to dependent claim 2, characterized in that the interior of the web is moved in a hot sterile atmosphere with a pressure that
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