CH642317A5 - Process for production of packaging containers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Verpackungsbehältern, wobei mindestens eine erste und eine zweite Verpackungsbehälterbahn bewegt, umgeformt und über einem Füllrohr miteinander verbunden werden, das zwischen einer Behälterwand und dem übrigen Behälterteil angeordnet ist. Die Erfindung betrifft ferner einen gemäss diesem Verfahren hergestellten Vérpackungsbehâlter.

Bei der Massenherstellung gefüllter, flüssigkeitsdichter Packungen, die z.B. flüssige Lebensmittel enthalten, geht man zur Zeit häufig so vor, dass eine oder mehrere Materialbahnen in Schlauchform gebracht oder in eine kontinuierliche Reihe teilweise vorgeformter Behälter umgeformt wird. Der Schlauch bzw. die vorgeformten Behälter werden dann kontinuierlich, mit dem zu verpackenden Inhalt gefüllt und durch quer verlaufende Schweissstellen in einzelne Packungen unterteilt. 5 Dieses Herstellungsverfahren weist vom Gesichtspunkt der Hygiene und der Wirtschaftlichkeit grosse Vorteile auf und wurde daher auf breiter Ebene angewendet. Das Verfahren eignet sich insbesondere zur Herstellung komplett gefüllter Packungen, d.h. solcher Packungen, welche keinerlei freien io Luftraum mehr enthalten.

Gemäss dem ursprünglich angewendeten Verfahren wurde eine Materialbahn praktisch vertikal nach unten durch eine Verpackungsmaschine bewegt und dabei sukzessive in Schlauchform gebracht. Nach dem Abfüllen des gewünschten 15 Inhaltes wurde der Schlauch durch querverlaufende Schweissstellen in einzelne Packungen unterteilt. Das zum Einfüllen des Inhaltes dienende Füllrohr erstreckt sich dabei durch den oberen Abschnitt des Schlauches und verläuft dann praktisch koaxial durch den Schlauch nach unten, wobei die Mündung 20 des Füllrohres etwas oberhalb der Stelle endet, an welcher die querverlaufenden Schweissstellen angebracht werden. Der obere Teil des Verpackungsmaterialschlauches, in welchem sich das Füllrohr befindet, weist einen relativ grossen Durchmesser auf; da in diesem oberen Teil keine direkte Bearbei-25 tung oder Umformung des Schlauches vorgenommen wird, ist für das Füllrohr ausreichend Platz vorhanden, so dass das Füllrohr einen relativ grossen Durchmesser haben kann, ohne dadurch die Bewegung des Verpackungsmaterialschlauches zu behindern.

30 Weitere Forschungsarbeiten führten jedoch zur Entwicklung neuer Verpackungsmaschinen, in welchen dieses Verfahren in abgewandelter Form angewendet wird. So verwendet man zur Zeit häufig zwei separate Verpackungsmaterialbahnen, deren eine zum Teil vorgeformt ist und somit die 35 Hauptabschnitte der einzelnen Verpackungsbehälter bereits enthält. Die beiden Materialbahnen werden an ihrer Längskante miteinander so verschweisst, dass ein Profilschlauch bzw. eine Reihe von Packungen entsteht, die dann mit dem gewünschten Inhalt gefüllt und durch Querverschweissung 40 und eine Endumformung fertiggestellt werden. Da die Bahnen bei diesem Verfahren zum Teil bereits vorgeformt sind, ist der zur Aufnahme des Füllrohres vorhandene Raum beträchtlich reduziert und der Querschnitt des Füllrohres muss somit in Anpassung an Form und Grösse des verfügbaren Raumes 45 ebenfalls verringert werden. Bei leicht fliessenden Füllgütern ist diese Reduzierung des freien Durchflussquerschnittes des Füllrohres nicht mit beträchtlichen Nachteilen verbunden; sobald es sich jedoch um schwerflüssigere Substanzen, wie beispielsweise Joghurt, handelt, spielt die Durchflussgeschwindigkeit dieser Substanz im Füllrohr eine beträchtliche Rolle, was sich selbstverständlich auf die Wirtschaftlichkeit der Maschine auswirkt.

Bei Verpackungsverfahren, gemäss welchen eine Bahn 55 tiefgezogene oder warmvorgeformte Behälterkörper enthält und die andere Bahn eine praktisch ebene Abdeckung darstellt, muss bei Anwendung des beschriebenen Abfüllverfahrens zwischen der Abdeckbahn und den Oberkanten der aneinandergereihten Behälterkörper genügend Platz für das 6o Füllrohr freigelassen werden. Verwendet man ein Material geringer Elastizität, so bedeutet dies, dass das Füllrohr flach, d.h. mit reduziertem Durchflussquerschnitt, ausgebildet sein muss. In einer Verpackungsmaschine, die in der schwedischen Patentanmeldung Nr. 740044-1 beschrieben ist, weist eine 65 Verpackungsmaterialbahn eine Reihe aneinandergrenzender, U-förmiger Verpackungskörper auf, während die zweite Bahn durch einen in Längsrichtung erfolgenden Faltprozess die Stirnwände und Rücken der U-förmigen Behälterkörper bildet.

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Auch in diesem Falle muss für das Füllrohr genügend Platz zwischen einer Seitenwand (Rückwand) der Packungen und den anschliessenden Kanten der Packungskörper belassen werden, was den freien Durchflussquerschnitt des Füllrohres beträchtlich reduziert. Das Füllrohr muss dem verbleibenden Raum entsprechend flach ausgebildet werden, so dass in Anbetracht des verringerten Durchflussquerschnittes bei einer hohen Produktionskadenz grosse Strömungsgeschwindigkeiten verlangt werden, was sich — wie bereits erwähnt wurde — bei dickeren, schwerfliessenden Flüssigkeiten nicht durchführen lässt. Auch gibt es andere Substanzen, deren Tendenz zur Schaumbildung ebenfalls geringere Strömungsgeschwindigkeiten verlangt, so dass auch für diese Fälle ein Füllrohr grösseren Durchmessers erforderlich ist, was bisher nicht untergebracht werden konnte.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei der kontinuierlichen Herstellung von Verpackungsbehältern zwischen einer Wand der Behälter und den Behälterkörpern genügend Raum für die Unterbringung des Füllrohres zu schaffen, so dass auch schwerfliessende und zur Schaumbildung neigende Flüssigkeiten ohne Schwierigkeiten bei hohen Produktionskadenzen abgefüllt werden können. Wichtig ist dabei ebenfalls, dass für das Füllrohr so viel Raum verfügbar ist, dass sich auch nichtelastische Verpackungsmaterialien verwenden lassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im unabhängigen Patentanspruch 1 definierte Merkmalskombination gelöst.

Bevorzugte Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Nachstehend wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes in stark vereinfachter Form beschrieben.

Fig. 1 ist eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht einer kontinuierlichen Reihe von Verpackungsbehältern, welche in zeitlicher Aufeinanderfolge gefüllt und in einzelne Packungen umgeformt werden,

Fig. 2 ist eine Schnittdarstellung durch einen solchen Verpackungsbehälter im Füllrohrbereich,

Fig. 3 ist eine Schnittdarstellung einer fertigen Packung und

Fig. 4 zeigt perspektivisch die in Fig. 3 dargestellte Packung.

Fig. 1 zeigt eine Reihe aneinanderhängender Packungen, welche in zeitlicher Aufeinanderfolge gefüllt, geschlossen und voneinander getrennt werden. Die Packungen werden aus einer ersten Materialbahn 1 geformt, die aus einem thermoplastischen Material bestehen kann, sowie einer zweiten Materialbahn 2, die ebenfalls aus einem thermoplastischen Material besteht und bereits durch Tiefziehen oder Thermoumformung vorgeformte behälterförmige Vertiefungen 3 enthält. Die Vertiefungen 3 befinden sich im gegenseitigen Abstand voneinander und die Materialbahn 2 weist somit ebene, flache Abschnitte auf, die sich sowohl zwischen den Vertiefungen 3 als auch seitlich derselben befinden. Zwischen den beiden Materialbahnen befindet sich ein Füllrohr 4, das sich in der gemeinsamen Längsrichtung der Materialbahnen erstreckt. Ausserhalb der Materialbahnen ist eine Schweissvorrichtung 5 angeordnet, mit deren Hilfe die Längskanten der beiden Materialbahnen unter Anwendung von Wärme und Druck miteinander verbunden werden können, um damit einen flüssigkeitsdichten Schlauch zu bilden. Die Schweissvorrichtung 5 ist mit einem nicht dargestellten Antriebsmotor gekoppelt.

In einem gewissen Abstand unterhalb der Mündung bzw. des äussersten Endes des Füllrohres 4 befindet sich eine Umformvorrichtung 6 für die erste Materialbahn 1. Diese

Umformvorrichtung 6 weist eine gekrümmte Arbeitsfläche auf, die auf der ersten Materialbahn aufliegt und diese auf ihrem Wege sukzessive nach unten drückt, bis diese erste Materialbahn 1 auf den ebenen, flachen Abschnitten der zwei-5 ten Materialbahn 2 aufliegt. Weitere Einzelheiten dieses Verfahrens werden nachstehend noch beschrieben. Die Zeichnung zeigt ferner eine weitere Schweissvorrichtung 7, welche etwas unterhalb der Umformvorrichtung 6 angeordnet ist und gleich der Schweissvorrichtung 5 durch Anwendung von io Wärme und Druck arbeitet. Diese Schweissvorrichtung 7 stellen, durch welche die einzelnen Packungsbehälter voneinander getrennt werden. Die Vorrichtung arbeitet mit einer auf der gegenüberliegenden Seite der Verpackungsmaterialbahnen angeordneten Antriebvorrichtung zusammen.

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Etwas unterhalb der Schweissvorrichtung 7 ist eine Trennvorrichtung 8 angeordnet, die mit einem auf der gegenüberliegenden Seite der Materialbahnen angeordneten Motor zusammenwirkt. Diese Trennvorrichtung trennt die einzelnen 20 Packungen voneinander, indem sie in den querverlaufenden Schweisszonen einen Trennschnitt anbringt.

Bei der Herstellung dieser Packungen gemäss der vorliegenden Erfindung ist die zweite Packungsmaterialbahn 2 mit 25 vorgeformten, durch Tiefziehen oder ein Thermo-Umform-verfahren erstellten Vertiefungen 3 versehen, welche in gleichen gegenseitigen Abständen angeordnet und durch ebene Abschnitte der zweiten Materialbahn voneinander getrennt sind. Die Thermo-Umformung erfolgt in bekannter, 30 konventioneller Weise und kann eine oder mehrere Reihe solcher Vertiefungen ergeben. Aus Gründen der Einfachheit wird im vorliegenden Zusammenhang jedoch eine Materialbahn mit einer einzigen Reihe solcher Vertiefungen beschrieben. Nach der Thermo-Umformung wird die auf diese 35 Weise vorgeprägte Materialbahn 2 schräg oder vertikal nach unten durch die Verpackungsmaschine bewegt, wobei die Vertiefungen 3 durch einen in Thermo-Umformvorgang verwendeten Formkettenförderer oder eine andere Art von Förderer abgestützt sind. Die zweite Verpackungsmaterial-40 bahn passiert dann das Füllrohr 4, auf dessen gegenüberliegender Seite die erste Materialbahn 1 angelegt wird. Diese erste Materialbahn 1 erhält durch das Füllrohr 4 oder ein anderes Umformorgan einen praktisch C-förmigen Querschnitt und wird gezwungen, mit ihren Längskanten auf den « praktisch ebenen Seitenflächen der zweiten Materialbahn aufzuliegen. Nachdem die beiden Materialbahnen auf diese Weise übereinandergelegt wurden, werden deren Längskanten mit Hilfe der Schweissvorrichtung 5 flüssigkeitsdicht miteinander verbunden, so dass eine Reihe aneinanderhängender, so verschlossener Packungen entsteht.

Das Füllrohr 4 erstreckt sich über die Schweissvorrichtung 5 hinaus in den Verpackungsmaterialschlauch hinein (siehe auch Fig. 2). Der Verpackungsinhalt, beispielsweise 55 Joghurt, wird über das Füllrohr 4 mit einer solchen Strömungsgeschwindigkeit eingefüllt, dass das Füllungsniveau der sich langsam durch die Maschine nach unten bewegenden Behälter praktisch konstant gehalten wird. Bei der Herstellung vollständig gefüllter Packungen sollte die Oberfläche 9 6o des Packungsinhaltes praktisch in der Mitte zwischen der Mündung des Füllrohres 4 und der Stelle liegen, an welcher die Schweissvorrichtung 5 die längsverlaufenden Schweiss-nähte anbringt. Die sich hieran anschliessende Bearbeitung und Verschweissung der Packungen wird infolgedessen in 65 einem relativ grossen Abstand unterhalb dem Flüssigkeitsniveau stattfinden, wodurch gewährleistet ist, dass die in der Flüssigkeit enthaltenen Lufteinschlüsse vor dem endgültigen Verschweissen entweichen können.

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Mit einem gewissen Abstand von der Mündung des Füllrohres 4 trifft die erste Materialbahn 1, welche praktisch (-förmigen Querschnitt aufweist, auf die Umformvorrichtung 6, deren der Materialbahn zugewandte Arbeitsfläche die Materialbahn aus ihrer gekrümmten Form nach und nach in die dargestellte Flachform überführt, so dass die Materialbahn 1 auf den flachen Abschnitten der zweiten Materialbahn 2 aufliegt. Da die Breite der ersten Materialbahn zwischen ihren beiden, mit der zweiten Materialbahn verschweiss-ten Kanten grösser ist als der kürzeste Abstand zwischen diesen beiden Schweissnähten am fertigen Behälter, muss die Breite der ersten Materialbahn bei deren Umwandlung von der gekrümmten in die Flachform reduziert werden. Dies erfolgt gemäss einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens dadurch, dass die erste Materialbahn bei ihrer Umformung mit einer längsverlaufenden, praktisch balgartigen Falte versehen wird, die zentral zwischen den beiden Schweissnähten liegt. Die Anformung und Plazierung dieser Falte kann entweder durch ein aus der Arbeitsfläche der Umformvorrichtung 6 herausragendes Formorgan, beispielsweise eine Nase oder eine Rolle (nicht dargestellt), oder dadurch erfolgen, dass die erste Materialbahn bereits vor ihrer Verarbeitung mit einem oder zwei längsverlaufenden Faltlinien versehen wurde, die das Material an der entsprechenden Stelle schwächen und dadurch Faltung begünstigen.

Nachdem die zwei Materialbahnen die Umformvorrichtung 6 passiert haben, werden sie mit Hilfe der Schweissvorrichtung 7 verschweisst, deren Schweissbacken von beiden Seiten der Verpackungsmaterialbahnen her gegeneinander bewegbar sind. Bei diesem Schweissvorgang liegen die Schweissbacken somit auf den Verpackungsmaterialbahnen zwischen zwei benachbarten Packungen 3, wobei die Materialbahnen bis zum Erweichungspunkt des Materials geheizt und zusammengepresst werden, so dass sich eine flüssigkeitsdichte Verbindung ergibt. Dank der Beheizung und dem Zusammenpressen wird die durch die Formvorrichtung 6 in der ersten Materialbahn 1 eingeformte Längsfalte zusammengepresst und in den querverlaufenden Schweissbereichen praktisch geglättet, so dass keine Gefahr besteht, dass an diesen Kreuzungsstellen zwischen der Falte und der querverlaufenden Schweissnaht ein Leck auftritt.

Anschliessend werden die Materialbahnen mit Hilfe der Trennvorrichtung 8 unterteilt, deren Gegenhalter auf der gegenüberliegenden Seite der Materialbahnen angeordnet ist. Auf diese Weise entstehen einzelne, gefüllte und flüssigkeitsdicht verschlossene Packungen.

Fig. 3 ist eine Schnittdarstellung durch eine solche Pak-kung. Man ersieht aus dieser Figur deutlich, wie der aus der ersten Materialbahn geformte Deckel eine balgartige Falte 10 aufweist. Fig. 4, die die Packung gemäss Fig. 3 perspektivisch zeigt, veranschaulicht die Übergangsbereiche der Falte 10 in die querverlaufende Schweisszone 11. Diese Übergangsbereiche sind abgeflacht und zusammengepresst, so dass eine flüssigkeitsdichte Verbindung entsteht.

Der auf diese Weise hergestellte Verpackungsbehälter ist somit in den Figuren 2, 3 und 4 dargestellt.

Fig. 2 zeigt die Packung, während sich dieselbe noch in der Verpackungsmaschine befindet, wobei das Füllrohr zwischen den beiden Materialbahnen 1 und 2 liegt und es klar ersichtlich ist, dass die Breite der Verpackungsmaterialbahn 1 grösser ist als die effektive Packungsbreite der fertigen Packung. Wie bereits erwähnt wurde, wird die Breite der Materialbahn 1 beispielsweise dadurch reduziert, dass die Materialbahn eine Längsfalte 10 gemäss Fig. 3 und 4 besitzt. Diese notwendige Breitenreduzierung der ersten Materialbahn erfolgt zweckmässigerweise dann, wenn die beiden Material-

v bahnen nach dem Passieren der Füllrohrmündung sich der Umformvorrichtung 6 nähern, die die Faltenbildung steuert. Wenn die Verminderung der Bahnbreite jedoch nicht durch Faltung erfolgt, sondern beispielsweise durch eine Schrump-5 fung in einer längs verlaufenden Zone, so verzichtet man zweckmässigerweise auf die Umformvorrichtung 6 und beheizt die Materialbahn beispielsweise durch eine Heissluft-düse direkt vor oder zusammen mit der Anbringung der querverlaufenden Schweissnähte durch die Schweissbacke 7. io Vorbedingung zur Durchführung dieses Verfahrens ist selbstverständlich, dass das verwendete Material auch unter Wärmeeinfluss in der Querrichtung der Bahn schrumpft,

doch kann man diese Eigenschaft durch eine entsprechende Behandlung, Strecken des Materials, bei dessen Herstellung 15 erzielen. Diese Behandlung ist dem Fachmann geläufig.

Das beschriebene Verfahren lässt sich insbesondere auch zur Herstellung von Packungen verwenden, wie sie in der schwedischen Patentanmeldung Nr. 7 400 000-1 beschrieben sind. Gemäss dieser Patentanmeldung werden Packungen aus 20 einer Materialbahn aus faltbarem Material geformt, indem man aus '1er Materialbahn zunächst eine Reihe zusammenhängender U-förmiger Abschnitte bildet, wobei die Bahn auf einer Kette beweglicher Formen an den entsprechenden Stellen eingedrückt wird. Anschliessend wird eine weitere 25 Materialbahn über die U-förmig vorgeprägte Materialbahn aufgelegt, so dass deren zentrale Abschnitte den U-förmigen Abschnitten direkt gegenüberliegen. Die Längskanten der beiden Bahnen werden nun heruntergefaltet und verschweisst. In den auf diese Weise gebildeten und aus zusammenhän-30 genden Packungen bestehenden Schlauch wird nun über ein Füllrohr die Flüssigkeit eingefüllt, wobei das Füllrohr zwischen den U-förmigen Abschnitten und dem Mittelbereich der zweiten Bahn angeordnet ist. Die begrenzte Elastizität des Materiales gestattet lediglich die Einführung eines flachen 35 und sehr dünnen Füllrohres, so dass bisher ein rasches Einfüllen schlecht fliessender Substanzen nicht möglich war. Durch Verwendung des erfindungsgemässen Verfahrens kann nun der zentrale Bereich der einen Materialbahn breiter gehalten werden, so dass er sich nach dem Verschweissen der Längskanten bogenförmig über das Füllrohr erstreckt und somit einen Kanal bildet, in welchen beträchtlich grössere Füllrohre eingefüllt werden können. Nach dem Einfüllen des Materiales wird die Breite des zentralen Bahnabschnittes durch eine beliebige der bereits beschriebenen Verfahren reduziert und die Bahnen werden schliesslich verschweisst und in Einzelpackungen unterteilt.

Das beschriebene Verfahren kann im Rahmen des im unabhängigen Patentanspruch definierten Schutzbereiches so in mannigfaltiger Weise variiert werden. Ausschlaggebend ist jedenfalls, dass die erste Materialbahn so breit gewählt wird, dass sie nach ihrer Verschweissung in Längsrichtung mit der zweiten Materialbahn eine gekrümmte Form aufweist und damit das Füllrohr umgibt, wobei anschliessend die 55 überschüssige Breite der Materialbahn unterhalb des Füllrohres reduziert wird, so dass die Bahn praktisch flach ist. Die Faltenbildung und das Schrumpfen sind nur Beispiele für die verschiedenen Möglichkeiten, um die Bahnbreite zu reduzieren. Unabhängig von der gewählten Methode weist so die entsprechende Behälterwand einen Bereich auf, welcher das überschüssige Material im Hinblick auf die Breitenverminderung aufnehmen kann.

Dank diesem Verfahren lässt sich für die Materialbahnen auch ein nichtelastisches Verpackungsmaterial verwenden 65 und das Füllrohr kann mit relativ grossem Durchmesser gewählt werden, so dass der Einfüllvorgang sehr rasch durchgeführt werden kann.

1 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

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1. Verfahren zur Herstellung von Verpackungsbehältern, wobei mindestens eine erste und eine zweite Verpackungsbehälterbahn bewegt, umgeformt und über einem Füllrohr miteinander verbunden werden, das zwischen einer Behälterwand und dem übrigen Behälterteil angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Behälterwand gebildet wird, indem die erste Verpackungsmaterialbahn (1) an zwei Stellen beidseits des Füllrohrs (4) mit entsprechenden Abschnitten der zweiten Verpackungsmaterialbahn (2) so verbunden wird, dass die erste Verpackungsmaterialbahn (1) das Füllrohr (4) in einer gekrümmten Form überdeckt, und dass ferner, nachdem die Verpackungsbehälter gefüllt und vom Füllrohr abgenommen wurden, die Breite der ersten Verpackungsmaterialbahn reduziert und die Bahn schliesslich an querverlaufenden Verbindungsstellen mit der zweiten Verpackungsmaterialbahn verbunden wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der ersten Verpackungsmaterialbahn (1) zwischen den beiden Verbindungsstellen grösser ist, als der Abstand dieser beiden Verbindungsstellen am fertigen Verpackungsbehälter.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der ersten Verpackungsmaterialbahn (1) reduziert wird, nachdem die miteinander verbundenen Materialbahnen (1, 2) das Ende des Füllrohres passiert haben.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der ersten Verpackungsmaterialbahn (1) im Zusammenhang mit der Anbringung der letzten Verbindungsstelle reduziert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der ersten Verpackungsmaterialbahn (1) durch Materialfaltung reduziert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verpackungsmaterial eine balgartige Falte aufweist, welche praktisch zentral zwischen den Verbindungsstellen liegt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Faltvorgang dadurch vorbereitet wird, indem das Verpackungsmaterial mit einer Schwächungslinie versehen wird, welche zur Längsrichtung der Bahn parallel verläuft.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der ersten Verpackungsmaterialbahn durch Materialschrumpfung reduziert wird.

9. Verpackungsbehälter, hergestellt gemäss dem Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Wand desselben aus einer Materialbahn (1) besteht, deren ursprüngliche Breite grösser ist als die endgültige Breite dieser Wand.

10 Behälter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Behälterwand einen Bereich zur Aufnahme überschüssigen Materiales aufweist.