CH633755A5 - Verfahren zum zufuehren von fliessfaehigem material in einen schlauch aus verpackungsmaterial. - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Zuführen von fliessfahigem Material in einen eine Verpackungsmaschine durchlaufenden Schlauch aus Verpackungsmaterial, der nach Füllen mit fliessfahigem Material im Verlauf seiner Abwärtsbewegung durch die Maschine mit Hilfe von Schweissbacken, die den Schlauch in verschiedenen, voneinander beabstandeten Zonen, die quer zum Schlauch verlaufen, flach pressen und verschweissen, in einzelne Verpackungsbehälter übergeführt wird.
Die Herstellung von Verpackungsbehältern für flüssiges Material, z.B. Milch, findet heutzutage oft so statt, dass ein bahnförmiges Verpackungsmaterial in der Verpackungsmaschine in einen Schlauch aus Verpackungsmaterial übergeführt wird, der sich vertikal abwärts durch die Maschine bewegt und dem kontinuierlich flüssiges Material zugeführt wird, so dass sein unteres Ende dauernd bis zu einem vorbestimmten Niveau mit flüssigem Material gefüllt ist. Unterhalb dieses Niveaus ist die Verpackungsmaschine mit einer Anzahl von Schweissbacken versehen, die das Material in gleichen Abständen zusammenpressen und verschweissen, so dass der Schlauch in einzelne, vollständig gefüllte Verpackungsbehälter übergeführt wird, die durch Schweisszonen, die quer zum Schlauch verlaufen, voneinander getrennt sind. Gewöhnlich werden die Verpackungsbehälter dann durch Schnitte in den Schweisszonen voneinander getrennt; häufig wird überdies ein weiterer Formgebungsprozess oder dergleichen ausgeführt, ehe die Verpackungsbehälter vollständig fertiggestellt sind.
Das beschriebene Verfahren zur Herstellung von Verpackungsbehältern verläuft schnell, ist hygienisch und bietet auch viele andere Vorteile, nicht zuletzt denjenigen, dass die Verpackungsbehälter vollständig mit flüssigem Material gefüllt sind. Dies ist ein grosser Vorteil, weil dadurch vermieden wird, dass das flüssige Material durch den in der Atmosphäre vorhandenen Sauerstoff ungünstig beeinflusst wird. Eine gegen Sauerstoff besonders empfindliche Substanz ist Bier; es wurde deshalb bereits seit langem als erwünscht angesehen, Bier mit Hilfe dieses Verfahrens zu verpacken.
Dies war aber bisher nicht möglich, da das Bier, selbst wenn es massigen Geschwindigkeiten dem Schlauch aus Verpackungsmaterial zugeführt wird, zu schäumen beginnt, wodurch die vollständige Füllung des Verpackungsbehälters unmöglich wird. Dieses Problem wird dadurch noch weiter erschwert, dass eine konkurrenzfähige Maschine für die Herstellung von Bierverpackungen eine sehr hohe Arbeitsgeschwindigkeit haben muss.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, die das Abfüllen von Bier und anderen schäumenden fliessfähigen Materialien ermöglicht, deren Handhabung in Verpackungsmaschinen, die nach dem oben erwähnten Prinzip arbeiten, schwierig ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch das erfindungsgemässe Verfahren zum Zuführen von fliessfahigem Material in einen Schlauch aus Verpackungsmaterial, der eine Verpackungsmaschine durchläuft und der nach dem Füllen mit fliessfahigem Material im Verlauf seiner Abwärtsbewegung durch die Maschine mit Hilfe von Schweissbacken, die den Schlauch in verschiedenen, voneinander beabstandeten Zonen, die quer zum Schlauch verlaufen, flach pressen und verschweissen, in einzelne Verpackungsbehälter übergeführt wird; das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das fliessfahige Material unter Druck in einen geschlossenen Raum am unteren Ende des Schlauches geleitet wird, wobei der Raum einerseits dadurch, dass der Schlauch aus Verpackungsmaterial mit Hilfe der Schweissbacken zusammengepresst wird, und anderseits mit Hilfe eines an der Schlauchwand anliegenden Dichtungselementes begrenzt ist, so dass der Raum während des Arbeitens der Verpackungsmaschine vollständig mit fliessfahigem Material unter Druck gefüllt gehalten wird. Auf diese Weise wird die Bildung eines Luftraumes vermieden, wodurch im Zusammenwirkung mit dem Druck eine Schaumbildung wirksam verhindert und sehr hohe Strömungsgeschwindigkeiten ermöglicht werden.
Eine bevorzugte Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass das fliessfahige Material in dem Raum sich unter einem Druck von 10 bis 100 kPa, vorzugsweise unter einem Druck von 20 bis 50 kPa, befindet.
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass man das fliess-fähige Material in Axialrichtung des Schlauches und in der Bewegungsrichtung des Schlauches zuführt.
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das fliessfahige Material durch das an der Schlauchwand anliegende Dichtungselement zugeführt wird.
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass dérjenige Teil des Schlauches aus Verpackungsmaterial, der sich zwischen dem genannten Element und den Schweissbacken befindet, sich auf äusseren Stützbacken abstützt.
Die Erfindung wird nun im einzelnen anhand der beiliegenden schematischen Zeichnung erläutert; die Zeichnung
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zeigt nur diejenigen Einzelheiten der Verpackungsmaschine, die für das Verständnis des erfindungsgemässen Verfahrens erforderlich sind.
Ein Schlauch 1 aus Verpackungsmaterial wird durch ein Füllrohr 3 mit fliessfahigem Material 2 gefüllt; am Ende des Füllrohres 3 endet ein konischer Teil 4 in einem Dichtungsring 5 aus elastischem Material, der mit dem Inneren des Schlauches aus Verpackungsmaterial in Berührung ist. Die Aussenseite des Schlauches 1 aus Verpackungsmaterial wird mit Hilfe von Stützbacken 6 abgestützt und mit Hilfe von Formgebungs-oder Schweissbacken 8, die an ihren äusseren, miteinander zusammenwirkenden Enden mit Heizstäben versehen sind, zu gefüllten Verpackungsbehältern 7 verformt. Neben den dargestellten Teilen umfasst die Verpak-kungsmaschine eine grosse Anzahl von weiteren Elemente zum Antrieb, zur Führung und zur Steuerung, zur Zuführung von fliessfahigem Material und Verpackungsmaterial usw., die jedoch alle von dem Fachmann wohlbekanntem, herkömmlichem Typ sein können und daher nicht im einzelnen beschrieben werden müssen.
Während des Arbeitens der Maschine wird Verpackungsmaterial von einer in der Zeichnung nicht dargestellten Rolle in Bahnform zugeführt. Das Verpackungsmaterial ist laminiert und umfasst gewöhnlich eine Trägerschicht, die auf beiden Seiten mit Schichten aus einem thermoplastischen Material bedeckt ist. Das bahnförmige Material durchläuft die Maschine im wesentlichen vertikal abwärts und wird mit Hilfe von Formvorrichtungen in Schlauchform gebracht, wobei die beiden Längskanten der Materialbahn übereinander gelegt werden, so dass sich eine Uberlappungsnaht bildet, die durch Zusammenschweissen der thermoplastischen Schichten des Materials erzeugt wird, so dass ein flüssig-keitsdichter Schlauch 1 aus Verpackungsmaterial gebildet wird.
Nachdem die Überführung in Schlauchform beendet ist, erreicht der Schlauch 1 aus Verpackungsmaterial den in der Figur dargestellten Bereich der Verpackungsmaschine. Der Schlauch aus Verpackungsmaterial durchläuft den Zwischenraum zwischen dem Dichtungsring 5, der auf dem konischen unteren Teil 4 des Füllrohres 3 vorgesehen ist, und den ausserhalb desselben angeordneten Stützbacken 6. Der Dichtungsring 5, der aus biegsamem Material mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten, z. B. Polytetrafluoräthylen, hergestellt ist, ist am unteren Ende mit einer Dichtungslippe versehen, die mit der Innenseite des Schlauches aus Verpackungsmaterial in Berührung ist, während die Aussenseite des Schlauches aus Verpackungsmaterial sich auf den Stützbak-ken 6 abstützt. Wenn das fliessfahige Material unter Druck zugeführt wird, wird der Dichtungsring wegen seiner Konstruktion gegen die innere Oberfläche des Schlauches aus Verpackungsmaterial gepresst, wodurch eine befriedigende Abdichtungswirkung gewährleistet wird.
Während der Schlauch 1 aus Verpackungsmaterial sich weiter abwärts durch die Maschine bewegt, wird der geschlossene Raum 11 dauernd mit fliessfahigem Material 2 unter Druck gefüllt gehalten; das fliessfahige Material wird aus einer geeigneten Quelle mit steuerbarem Druck, z.B. einem unter einem bestimmten Druck gehaltenen Vorratsbehälter, zugeführt. Vorzugsweise wird für Bier ein Druck von 20 bis 25 kPa angewandt, aber je nach der Art des fliessfähi-gen Materials kann der Druck zwischen ca. 10 und 100 kPa variieren. Damit er diesem Druck zu widerstehen vermag, ist es wesentlich, dass derjenige Teil des Schlauches 1 aus Verpackungsmaterial, der mit flüssigem Material gefüllt ist, dauernd von aussen her abgestützt ist, und dies wird mit Hilfe der Stützbacken 6 erreicht, auf denen der gefüllte Schlauch 1 aus Verpackungsmaterial während seiner gesamten Bewegung vom unteren Ende des Füllrohres 3 hinweg abgestützt ist, bis die Formgebungsvorrichtung in Form der Schweissbacken 8 die Stützfunktion übernimmt.
Durch die Zuführung von fliessfahigem Material unter Druck wird nicht nur gewährleistet, dass der geschlossene Raum 11, der einerseits dadurch, dass der Schlauch mit Hilfe der Schweissbacken flach gepresst wird, und anderseits durch das an der Schlauchwand anliegende Stützelement, d.h. durch den konischen Teil des Füllrohres 4 und den Dichtungsring 5, begrenzt ist, vollständig mit fliessfahigem Material gefüllt gehalten wird und dass das Schäumen verhindert wird, sondern die Zuführung des fliessfähigen Materials unter Druck trägt auch dazu bei, dass der Schlauch 1 aus Verpackungsmaterial während seiner fortgesetzten Abwärtsbewegung durch die Verpackungsmaschine in engem Kontakt mit den Oberflächen der Formgebungs- und Schweissbacken 8 gehalten wird, so dass Verpackungsbehälter mit der gewünschten Form und dem gewünschten Volumen erhalten werden.
Wenn der Schlauch 1 aus Verpackungsmaterial wieter durch die Maschine abwärts bewegt wird, wird die Abstützfunktion der Stützbacken 6 durch die zusammenwirkenden Formgebungs- und Schweissbacken 8 übernommen; insbesondere umfassen zwei Teile der Schweissbacken, die mit einander zusammenwirken, während der Abwärtsbewegung, wie mit Hilfe der Pfeile 10 angegeben, nacheinander einen zur Schlauchachse quer verlaufenden Bereich des Schlauches 1 aus Verpackungsmaterial und pressen ihn zusammen, während der nachfolgende Raum, der die Form und das Volumen des Verpackungsbehälters bestimmt, unter dem Einfluss des fliessfähigen Materials nacheinander durch den Schlauch aus Verpackungsmaterial ausgefüllt wird. Während der Abwärtsbewegung nähern sich die Formgebungs- und Schweissbacken einander fortschreitend, bis das fliessfahige Material durch ihr Zusammenwirken mit Hilfe der mit Heizstäben 9 versehenen Teile in einem zur Schlauchachse quer verlaufenden Bereich des Schlauches aus Verpackungsmaterial, in dem der Schlauch aus Verpackungsmaterial flach gepresst wird, so dass die einander gegenüberliegenden Seiten des Schlauches miteinander in Kontakt sind, verdrängt worden ist. Die Heizstäbe 9 werden beheizt, so dass das Verpackungsmaterial erhitzt wird und die auf der Innenseite des Schlauches aus Verpackungsmaterial angebrachten thermoplastischen Schichten infolge des gleichzeitigen Erhitzens auf die Erweichungstemperatur und Zusammenpressens mit Hilfe der Formgebungs- und Schweissbacken 8 miteinander verbunden werden. Durch aufeinanderfolgende, beabstandete derartige Quernähte des Schlauches aus Verpackungsmaterial werden zwischen den Quernähten angeordnete Verpak-kungsbehälter 7 erzeugt, die vollständig mit fliessfahigem Material gefüllt sind und deren Form durch die Formgebungs- und Schweissbacken bestimmt ist. Danach werden die Verpackungsbehälter 7 von einander durch Schnitte durch die verschweissten, zur Schlauchachse quer verlaufenden Bereiche getrennt, worauf die erhaltenen langgestreckten, kissenförmigen Verpackungsbehälter 7 entweder fertig sind oder einem weiteren Formgebungsprozess unterworfen werden können, so dass praktisch eine Parallelepipedform erhalten wird.
Die Konstruktion der Stützbacken 6 und des unteren Endes des Füllrohres sowie der Formgebungs- und Schweissbacken können natürlich je nach dem Druck des fliessfähigen Materials und dem Typ des laminierten Materials verschieden gewählt werden. So ist z. B. bei einem dünnen laminierten Material, das nur Schichten aus elastischen Kunststoffen aufweist, eine bessere Abstützung erforderlich, um zu verhindern, dass der Schlauch aus Verpackungsmaterial sich ausdehnt und bricht, während ein festeres Verpackungsmaterial, das Schichten aus z. B. Papier und Aluminiumfolie
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enthält, über kurze Strecken frei laufen kann, ohne dass es Schaden erleidet.
Wie bereits erwähnt, kann der Druck in dem fliessfähigen Material als Funktion des Typs des fliessfähigen Materials variiert werden; obgleich ein Druck von 20 bis 50 kPa, wie angegeben wurde, für z.B. Bier oder mit Kohlendioxyd gesättigte Getränke geeignet ist, kann es bei fliessfähigen Materialien mit besonderer Neigung zum Schäumen zweckmässig sein, diesen Druck weiter bis auf annähernd 100 kPa zu erhöhen. Die Temperatur des fliessfähigen Materials be-einflusst ebenfalls die Neigung zum Schäumen in solcher Weise, dass die Neigung zum Schäumen mit abnehmender Temperatur abnimmt; dies bedeutet, dass fliessfahige Materialien mit einer besonderen Neigung zum Schäumen leichter gehandhabt werden können, wenn sie auf eine niedrigere Temperatur abgekühlt werden. Dies Verhalten ist jedoch dem Fachmann in der Brauereiindustrie gut bekannt und braucht hier nicht weiter beschrieben zu werden. Schliesslich kann es erforderlich sein, den Druck je nach der Füllgeschwindigkeit zu variieren; es ist daher zweckmässig, den für jeden speziellen Fall am besten geeigneten genauen Druck in jedem einzelnen Fall durch Versuche festzustellen.
Wenn das fliessfahige Material in Vorratsbehältern aufbewahrt wird, kann es bei bestimmten fliessfähigen Materialien mit einem hohen Kohlendioxydgehalt erforderlich sein, einen Druck von 150 bis 250 kPa aufrechtzuerhalten, um zu verhindern, dass das Kohlendioxyd in Gasform übergeht. Wenn man aus Behältern unter einem solchen Druck abfüllt, muss eine Herabsetzung des Druckes stattfinden, ehe das fliessfähige Material dem Schlauch aus Verpackungsmaterial zugeführt wird, da sonst das Risiko, dass der Schlauch beschädigt wird, sehr gross ist. Um jeden unnötigen Verlust von Kohlendioxyd zu verhindern, sollte die Druckreduktion in einem möglichst späten Zeitpunkt während der Fülloperation stattfinden; es hat sich besonders als geeignet erwiesen, s die Druckreduktion im gleichen Zeitpunkt auszuführen, in dem das fliessfähige Material das Füllrohr 3 verlässt und in den geschlossenen Raum 11 fliesst. Die Druckreduktion wird zweckmässig mit Hilfe eines Druckreduzierventils ausgeführt, das von aussen steuerbar ist und im unteren Ende io des Füllrohres 3 angeordnet ist; mit Hilfe dieses Druckreduzierventils kann der Druck des fliessfähigen Materials auf den gewünschten Wert von vorzugsweise 20 bis 50 kPa herabgesetzt werden. Wenn man den Punkt der Druckreduktion weit unten in der Verpackungsmaschine wählt, ergibt 15 sich der Vorteil, dass das fliessfähige Material während des grössten Teiles der Operation einen hohen Druck aufweist, während das fliessfähige Material praktisch unmittelbar nach der Druckreduktion, insbesondere innerhalb von 0,2 bis 1,0 Sekunden danach, in den einzelnen Verpackungsbe-20 hältern eingeschlossen ist, so dass in der Praxis das Kohlendioxyd nicht genügend Zeit hat, in einer signifikanten Menge verloren zu gehen.
Neben der Zufuhr unter Druck und der Tatsache, der geschlossene Raum 11 während der gesamten Dauer des Pro-25 zesses vollständig gefüllt gehalten wird, wirkt auch die Tatsache, dass das fliessfähige Material mit einer gleichmässigen Geschwindigkeit in Axialrichtung des Schlauches und in der Bewegungsrichtung des Schlauches zugeführt wird, dem Schäumeffekt entgegen; die genannten Massnahmen tragen 30 gemeinsam zu einer glatteren Strömung ohne unnötige Turbulenzen bei.
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1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Verfahren zum Zuführen von fliessfahigem Material in einen Schlauch aus Verpackungsmaterial, der nach dem Füllen mit fliessfahigem Material im Verlauf seiner Abwärtsbewegung durch eine Verpackungsmaschine mit Hilfe von Schweissbacken, die den Schlauch in verschiedenen, voneinander beabstandeten Zonen, die sich quer zur Schlauchachse erstrecken, flach pressen und verschweissen, in einzelne Verpackungsbehälter übergeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass man das fliessfahige Material unter Druck in einen geschlossenen Raum (11) am unteren Ende des Schlauches (1) leitet, wobei der Raum einerseits dadurch, dass der Schlauch (1) aus Verpackungsmaterial mit Hilfe der Schweissbacken (8) zusammengepresst wird, und anderseits mit Hilfe eines an der Wand des Schlauches (1) anliegenden Dichtungselementes (4,5) begrenzt ist, so dass der Raum während des Arbeitens der Verpackungsmaschine vollständig mit fliessfahigem Material unter Druck gefüllt gehalten wird.
2. Verfahrennach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das fliessfahige Material in dem Raum (11) unter einem Druck von 10 bis 100 kPa, vorzugsweise unter einem Druck von 20 bis 50 kPa, hält.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man das fliessfahige Material in Axialrichtung des Schlauches (1) und in der Bewegungsrichtung des Schlauches (1) zuführt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man das fliessfahige Material durch das an der Schlauchwand anliegende Dichtungselement (4, 5) zuführt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass derjenige Teil des Schlauches (1) aus Verpackungsmaterial, der sich zwischen dem Element (4, 5) und den Schweissbacken (8) befindet, sich auf äusseren Stützbacken (6) abstützt.
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