DE102009043143A1 - Verfahren zum Einschweißen eines Spouts in einen Beutel und Ultraschallschweißwerkzeug zum Durchführen dieses Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum Einschweißen eines Spouts in einen Beutel und Ultraschallschweißwerkzeug zum Durchführen dieses Verfahrens Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ultraschallverschweißen zweier Beutelfolien mit einem Spout, wobei zwei Beutelfolien an ihrer den Spout aufweisenden Seitenkante zusammen mit dem Spout miteinander verschweißt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ultraschallverschweißen zweier Beutelfolien mit einem Spout sowie ein Ultraschallschweißwerkzeug.
  • Beutel als Aufbewahrungs- und Transportbehälter für Getränke und andere fluide Medien sind hinreichend bekannt und erfreuen sich in jüngster Zeit immer größerer Beliebtheit, da sie im entleerten Zustand weniger Platz benötigen, als Dosen, Flaschen oder andere starre Behältnisse. Es besteht aber der Wunsch, diese flexiblen Beutel mit einem Verschluss zu versehen, der wieder verschließbar ist. Hierfür wird zwischen die freien Kanten der Beutelfolien des Beutels (pouch) ein Verschluss (spout) eingeschweißt, welcher einen Fuß z. B. mit einem im Wesentlichen elliptischen Querschnitt aufweist. Das Einschweißen eines derartigen Verschlusses erfolgt in der Regel über drei aufeinander folgende Schritte, wofür mehrere, jeweils enger werdende Werkzeuge verwendet werden. Als problematisch hat sich der Bereich herausgestellt, in welchem die beiden Kanten des Beutels aufgrund der Aufnahme des Verschlusses einen Höhensprung aufweisen. Die Verschweißung bewirkt eine Plastifizierung der Kanten sowie des Verschlusses, so dass mit enger werdenden Werkzeugen nachgedrückt werden muss. Dies ist jedoch nicht sehr genau durchführbar, weshalb es des Öfteren an diesen Stellen zu Leckagen kommt. Problematisch sind nicht nur die Toleranzen der einzelnen Bauteile, sondern auch die Toleranzen der Schweißmaschine sowie die Schweißbewegung selbst. Da der Verschluss nicht nur bei leeren Beuteln, sondern auch bei bereits abgefüllten Beuteln, das heißt, inline in der Abfüllmaschine eingeschweißt werden muss, besteht ein hohes Bedürfnis dafür, dass eine dichte Schweißung erzielt wird.
  • Aus der EP 1 245 500 A1 ist zum Beispiel ein Beutel bekannt, in welchen ein derartiger Verschluss eingeschweißt worden ist. Am Verschluss sind deutlich die sehr flach auslaufenden oder flügelartigen Enden des Verschlusses erkennbar, mit welchen der Höhensprung der aneinander anliegenden Kanten des Beutels so gering wie möglich gehalten werden soll.
  • Aus der Zeitschrift "DIE – DIE ERNÄHRUNGSINDUSTRIE 3/2007; Artikel: Alternative zu Dosen, Gläsern und Flaschen" ist bekannt, dass üblicherweise vorgefertigte Beutel verwendet werden. Diese vorgefertigten Beutel bestehen aus zwei teilweise miteinander verschweißten Kunststoff- oder Verbundstofffolien, sind aber noch einseitig zum Befüllen offen. Nach dem Befüllen wird der Spout eingesetzt und die offene Seite des Beutels wird mit mehreren Schweißvorgängen verschlossen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines Beutels mit einem Spout bereitzustellen, mit dem der Beutel einfacher herstellbar ist.
  • Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren zum Verschweißen zweier Beutelfolien mit einem Spout gelöst, bei dem zwei Beutelfolien an ihrer den Spout aufweisenden Seitenkante zusammen mit dem Spout miteinander verschweißt werden. Die Aufgabe wird auch mit einem Ultraschallschweißwerkzeug gelöst.
  • Dabei werden zwei Beutelfolien an ihren den Spout aufweisenden Seitenkanten zusammen mit dem Spout miteinander ultraschallverschweißt. Anschließend werden in einem weiteren Arbeitsvorgang die drei anderen Seitenkanten miteinander verschweißt. Die drei anderen Seitenkanten können auch in einem vorausgehenden Arbeitsschritt miteinander verschweißt worden sein. Diese vorgefertigte Beutel wird befüllt und erfindungsgemäß verschlossen, wobei lediglich ein einziger Arbeitsschritt erforderlich ist.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in der Zeichnung dargestellten sowie in der Beschreibung und in den Ansprüchen erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
  • In der Zeichnung zeigen:
  • 1 eine Draufsicht auf einen Beutel mit angedeuteten Schweißlinien;
  • 2 eine perspektivische Ansicht eines Spouts;
  • 3 eine Draufsicht auf ein Ultraschallschweißwerkzeug;
  • 4 eine perspektivische Ansicht einer Ultraschallsonotrode; und
  • 5 eine Draufsicht auf die Schweißfläche der Ultraschallsonotrode in Richtung des Pfeils V gemäß 4.
  • Die 1 zeigt eine Draufsicht auf einen insgesamt mit 10 bezeichneten Beutel oder Pouch, der aus zwei Beutelfolien 12 und 14 (siehe 3) und einem Spout 16 aufgebaut ist. Der Spout 16 liegt zwischen den beiden Beutelfolien 12 und 14. Außerdem sind in 1 noch Schweißlinien 18 und 20 erkennbar, wobei die Schweißlinie 18 im wesentlichen U-förmig verläuft und mit dieser der Boden und nahezu die beiden Seiten des Beutels 10 miteinander ultraschallverschweißt sind. Mit der oberen Schweißlinie 20 wird die Oberseite zusammen mit dem Spout 16 verschweißt.
  • Die obere Schweißlinie 20 ist in den Bereichen 22 und 24 abgewinkelt und liegt unterhalb der Schultern 26 des Beutels 10. Die Schweißlinie 20 kann aber auch durchgehend waagerecht verlaufen, und nachfolgend wird hierfür ein Ultraschallschweißwerkzeug 28 (siehe 3) beschrieben. Ein Ausführungsbeispiel eines Spouts 16 ist in 2 gezeigt. Der Spot 16 besitzt ein Mundstück 30 und einen einzuschweißenden Fuß 32. Der Fuß 32 besitzt einen im wesentlichen rautenförmigen Querschnitt, so dass sich die Seitenränder der Beutelfolien 12 und 14 gut anschmiegen können.
  • Die 3 zeigt, wie bereits erwähnt, das Ultraschallschweißwerkzeug 28 mit den dazwischen angeordneten Beutelfolien 12 und 14 und dem wiederum dazwischen angeordneten Fuß 32 des Spouts 16. Diese Fuß 32 befindet sich zwischen zwei Ultraschallsonotroden 34 und 36, die zur Aufnahme des Fußes 32 jeweils eine Kavität 38 und 40 aufweisen, deren gemeinsame Querschnittsform der des Fußes 32 weitestgehend entspricht, so dass dieser zusammen mit den Beutelfolien 12 und 14 spielfrei aufgenommen werden kann.
  • Seitlich neben der Ultraschallsonotrode 34 befindet sich jeweils ein Amboss 42 und 44 und gegenüber der Ultraschallsonotrode 34 und der Ambosse 42 und 44 befindet sich die Ultraschallsonotrode 36. Die Breite 46 der Ultraschallsonotrode 34 ist übertrieben dargestellt und entspricht im wesentlichen der Breite 48 des Fußes 32 des Spouts 16. Die Breite 50 der Ultraschallsonotrode 36 ist gleich oder größer der Breite 52 des Beutels 10.
  • In der 4 ist in perspektivischer Darstellung die Ultraschallsonotrode 36 gezeigt, wobei die Kavität 40 deutlich erkennbar ist. Außerdem ist die mit einer Struktur 54 versehene Schweißfläche erkennbar. Diese Struktur 54 ist deutlicher in 5 gezeigt, wobei auch eine Schneidkante 58 dargestellt ist, mit der die Außenkontur der Beutelfolien 12 und 14 zugeschnitten wird. Die Ultraschallsonotrode 34 und die Ambosse 42 und 44 sind ebenfalls mit einer Oberflächenstrukturierung versehen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - EP 1245500 A1 [0003]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • - ”DIE – DIE ERNÄHRUNGSINDUSTRIE 3/2007; Artikel: Alternative zu Dosen, Gläsern und Flaschen” [0004]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Ultraschallverschweißen zweier Beutelfolien (12 und 14) mit einem Spout (16), wobei zwei Beutelfolien (12 und 14) an ihrer den Spout (16) aufweisenden Seitenkante gemeinsam zusammen mit dem Spout (16) miteinander verschweißt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im gleichen, einem vorausgehenden oder in einem folgenden Arbeitsvorgang die drei anderen Seitenkanten der Beutelfolien (12 und 14) miteinander verschweißt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die Einschweißung des Spouts (16) ein Ultraschallschweißwerkzeug (28) verwendet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ultraschallschweißwerkzeug (28) zwei einander gegenüberliegende und an den Beutelfolien (12 und 14) und am Spout (16) anliegende Sonotroden (34 und 36) und zwei eine der Sonotroden (34) einschließende und der anderen Sonotrode (36) gegenüber liegende Ambosse (42 und 44) aufweist, wobei mit den beiden einander gegenüberliegenden Sonotroden (34 und 36) der Spout (16) mit den beiden Beutelfolien (12 und 14) und mit der einen Sonotrode (36) und den beiden dieser Sonotrode (36) gegenüberliegenden Ambossen (42 und 44) die beiden Beutelfolien (12 und 14) miteinander verschweißt werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Sonotroden (34 und 36) Kavitäten (38 und 40) aufweisen, und mit diesen Kavitäten (38 und 40) die beiden Beutelfolien (12 und 14) und den Spout (16) umschließen.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Ultraschallschweißwerkzeug (28) die beiden Beutelfolien (12 und 14) über deren gesamte Breite (52) miteinander verschweißt werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Ultraschallschweißwerkzeug (28) die beiden Beutelfolien (12 und 14) auch über einen Teil deren Länge miteinander verschweißt werden.
  8. Ultraschallschweißwerkzeug zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ultraschallschweißwerkzeug (28) zwei einander gegenüberliegende und an den Beutelfolien (12 und 14) und am Spout (16) anliegende Sonotroden (34 und 36) und zwei eine der Sonotroden (34) einschließende und der anderen Sonotrode (36) gegenüber liegende Ambosse (42 und 44) aufweist, wobei mit den beiden einander gegenüberliegenden Sonotroden (34 und 36) der Spout (16) mit den beiden Beutelfolien (12 und 14) und mit der einen Sonotrode (36) und den beiden dieser Sonotrode (36) gegenüberliegenden Ambossen (42 und 44) die beiden Beutelfolien (12 und 14) miteinander verschweißt werden.
  9. Ultraschallschweißwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die eine von den Ambossen (42 und 44) eingeschlossene Sonotrode (34) eine Breite (46) aufweist, die der Breite (48) des Spouts (16) entspricht oder maximal bis zu 30%, insbesondere bis zu 10% breiter ist.
  10. Ultraschallschweißwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die eine von den Ambossen (42 und 44) eingeschlossene Sonotrode (34) eine Breite (46) aufweist, die der Breite (48) des Spouts (16) entspricht oder maximal bis zu 30%, insbesondere bis zu 10% schmäler ist.
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