DE102011084508B4 - Plastic closure device for a tubular bag - Google Patents
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Abstract
Kunststoffverschlussvorrichtung (1) für einen Schlauchbeutel aus Kunststoff oder aus einer mehrlagigen Kunststofffolie, wobei- die Kunststoffverschlussvorrichtung (1) mindestens ein Unterteil (5) mit einem Ausguss (7), einer Ausgussöffnung (8) und einem Flansch (4) umfasst, und wobei- am Flansch (4) auf dessen Flanschunterseitenfläche (9) eine Energieeinleitanordnung (10) angeordnet ist, die mit dem Kunststoffmaterial oder der Kunststofffolie des Schlauchbeutels mittels Ultraschallschweissung verbindbar ist, und wobei- die Energieeinleitanordnung (10) mindestens eine konzentrisch zur Ausgussöffnung (8) im peripheren Bereich (11) des Flansches (4) angeordnete Energieleitrippe (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dassan der Flanschunterseitenfläche (9) eine Konzentrierungsrippe (13) vorhanden ist, die zentrisch versetzt zur Energieleitanordnung (10) verläuft und gegenüber der Energieleitrippe (12) höher von der Flanschunterseitenfläche (9) vorsteht und unmittelbar benachbart an die Ausgussöffnung (8) angeordnet ist, wobei sich die Konzentrierungsrippe (13) entlang eines Teils des Innenumfangs des Flansches (4) erstreckt.Plastic closure device (1) for a tubular bag made of plastic or a multi-layer plastic film, the plastic closure device (1) comprising at least one lower part (5) with a spout (7), a spout opening (8) and a flange (4), and wherein - an energy supply arrangement (10) is arranged on the flange (4) on its flange underside surface (9), which can be connected to the plastic material or the plastic film of the tubular bag by means of ultrasonic welding, and the energy supply arrangement (10) has at least one concentric to the pouring opening (8) energy-conducting rib (12) arranged in the peripheral area (11) of the flange (4), characterized in that there is a concentrating rib (13) on the underside of the flange (9), which runs centrically offset to the energy-conducting arrangement (10) and opposite the energy-conducting rib (12 ) protrudes higher from the flange underside surface (9) and immediately adjacent to the Aus casting opening (8), the concentration rib (13) extending along part of the inner circumference of the flange (4).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kunststoffverschlussvorrichtung für einen Schlauchbeutel nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The present invention relates to a plastic closure device for a tubular bag according to the preamble of
Die Erfindung betrifft insbesondere eine Kunststoffverschlussvorrichtung für einen Schlauchbeutel aus einem Kunststoffmaterial oder aus einer mehrlagigen Kunststofffolie, bei dem die Kunststoffverschlussvorrichtung mindestens ein Unterteil mit einem Ausguss, einer Ausgussöffnung und einem Flansch umfasst. Ein derartiges Unterteil ist zur Befestigung auf einem Schlauchbeutel mittels Ultraschallschweissung vorgesehen, es besteht also selber ebenfalls aus einem thermoplastischen Kunststoff. Zudem ist bei einem derartigen Unterteil auf der Flanschunterseitenfläche am Flansch eine Energieeinleitanordnung angeordnet, die dazu dient, die mittels Ultraschall eingeleitete Energie so zu leiten und zu konzentrieren, dass zwischen den zu verbindenden Kunststoffteilen (Schlauchbeutel und Flansch) eine zuverlässige und dichte Schweissverbindung entsteht. In gängiger Weise hat die Energieeinleitanordnung dazu mindestens eine konzentrisch zur Ausgussöffnung im peripheren Bereich des Flansches angeordnete Energieleitrippe.The invention relates in particular to a plastic closure device for a tubular bag made of a plastic material or a multi-layer plastic film, in which the plastic closure device comprises at least one lower part with a spout, a spout opening and a flange. Such a lower part is provided for attachment to a tubular bag by means of ultrasonic welding, so it is itself also made of a thermoplastic material. In addition, with such a lower part, an energy introduction arrangement is arranged on the underside of the flange on the flange, which serves to conduct and concentrate the energy introduced by means of ultrasound in such a way that a reliable and tight welded connection is created between the plastic parts to be connected (tubular bag and flange). For this purpose, the energy-introducing arrangement has at least one energy-conducting rib arranged concentrically with the spout opening in the peripheral area of the flange.
Es wird also davon ausgegangen, dass die erfindungsgemässe Lösung für sogenannte Schlauchbeutel, in der Fachsprache üblicherweise „pouches“ genannt, geeignet sein soll. Derartige Schlauchbeutel werden heute üblicherweise oft aus mehrlagigen Kunststofffolien hergestellt. Bekannte mehrlagige Kunststofffolien haben beispielsweise Schichtaufbauten wie folgt: PP - AL - PE sowie PP - PETSiOx - PE. Die ultraschallverschweissbare äussere Schicht besteht somit häufig aus Polypropylen (PP) und die Innenschicht aus Polyethylen (PE). Die Zwischenlagen dienen häufig dem Lichtschutz.It is therefore assumed that the solution according to the invention should be suitable for so-called tubular bags, usually called “pouches” in technical jargon. Such tubular bags are now usually often made from multi-layer plastic films. Known multi-layer plastic films have, for example, layer structures as follows: PP - AL - PE and PP - PETSiOx - PE. The ultrasonically weldable outer layer is therefore often made of polypropylene (PP) and the inner layer of polyethylene (PE). The intermediate layers are often used to protect against light.
Es versteht sich zudem von selber, dass das die Kunststoffverschlussvorrichtung in der Regel natürlich noch weitere Bestandteile enthält oder enthalten kann, wie beispielsweise ein Oberteil in der Form einer Verschlusskappe, eine Öffnungseinrichtung und ein Garantieband. Weil diese Komponenten aber an sich wohl bekannt sind und für die Funktionsfähigkeit der Erfindung nicht von Belang, sind sie vereinfachenderweise entweder ganz weggelassen oder, wo notwendig, nur angedeutet. It is also self-evident that the plastic closure device usually contains or can contain other components, such as an upper part in the form of a closure cap, an opening device and a guarantee band. However, because these components are well known per se and are not relevant to the functionality of the invention, they are either omitted entirely or, where necessary, only indicated for the sake of simplicity.
Bekannte Lösungen für Kunststoffverschlussvorrichtungen die mittels Ultraschallschweissung befestigbar sind, zeigen beispielsweise das Dokument
Auch die Dokumente
Ein Problem, das in der
Ein weiteres Problem, das insbesondere bei Kunststoffverschlussvorrichtungen mit einer Öffnungsvorrichtung mit einer Schneidvorrichtung auftritt, besteht darin, dass zur Verbesserung oder sogar überhaupt erst zur Ermöglichung der Aufschneidbarkeit im Bereich der Ausgussöffnung örtlich eine gezielte Schwächung der Behälterwandung in der Form einer Einritzung oder einer andersartigen Bildung einer Sollbruchstelle vorgesehen werden muss. Häufig ist dies bei Folienschichten mit Papier- oder Kartonanteil der Fall, es kann aber oftmals auch bei Folienverbunden mit mehrlagigen Kunststofffolien notwendig sein. Selbstverständlich hängen die Ausbildung von Sollbruchstellen von der Art, dem Aufbau und der Dicke des Folienverbundes ab. Die Einführung von Sollbruchstellen hat aber grundsätzlich immer den Nachteil, dass die Kunststoffverschlussvorrichtung gegenüber dem Schlauchbeutel (oder einfach gegenüber dem Behältnis mit dem es verwendet wird) in der Fertigung sehr genau positioniert sein muss, weil in der Regel nämlich schon geringe Abweichungen von der Konzentrizität von Ausgussöffnung und Sollbruchstelle dazu führen, dass der Ausschneidvorgang teilweise stark erschwert oder sogar verunmöglicht wird. Dies ist im Gebrauch von Getränkeverpackungen natürlich besonders unangenehm, weil mit zunehmendem Kraftaufwand zum Öffnen, insbesondere bei ,weichen‘ schlauchbeutelartigen Verpackungen natürlich sehr leicht Spritzer entstehen.Another problem that occurs in particular with plastic closure devices with an opening device with a cutting device is that in order to improve or even enable the ability to be cut open in the area of the pouring opening, a targeted weakening of the container wall in the form of a scratch or other type of formation of a predetermined breaking point must be provided. This is often the case with film layers containing paper or cardboard, but it can often also be necessary for film composites with multi-layer plastic films. Of course, the formation of predetermined breaking points depends on the type, structure and thickness of the film composite. However, the introduction of predetermined breaking points always has the disadvantage that the plastic closure device has to be positioned very precisely in relation to the tubular bag (or simply in relation to the container with which it is used) during production, because, as a rule, even small deviations from the concentricity of The pouring opening and predetermined breaking point mean that the cutting process is sometimes very difficult or even impossible. This is of course particularly unpleasant when using beverage packaging, because with increasing effort to open it, especially with 'soft' tubular bag-like packaging, splashes naturally occur very easily.
Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Kunststoffverschlussvorrichtung für Schlauchbeutel aus Kunststoff oder einer mehrlagigen Kunststoffolie anzugeben.It is therefore the object of the invention to specify an improved plastic closure device for tubular bags made of plastic or a multi-layer plastic film.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des Patentanspruchs 1 gelöst.This problem is solved by the combination of features of
Die Lösung besteht darin, dass bei einer gattungsgemässen Kunststoffverschlussvorrichtung für einen Schlauchbeutel aus Kunststoff oder aus einer mehrlagigen Kunststoffolie, die mittels Ultraschallschweissung mit dem Schlauchbeutel verbindbar ist und die zur Einleitung der Ultraschallenergie an einer Flanschunterseitenfläche eine Energieeinleitanordnung mit Energieleitrippen aufweist, an der Flanschunterseitenfläche eine Konzentrierungsrippe vorgesehen ist, die zentrisch versetzt zur Energieleitanordnung verläuft und die gegenüber der Energieleitrippe höher von der Flanschunterseitenfläche vorsteht und zudem auch unmittelbar benachbart an die Ausgussöffnung angeordnet ist, wobei sich die Konzentrierungsrippe entlang eines Teils des Innenumfangs des Flansches erstreckt.The solution is that in a generic plastic closure device for a tubular bag made of plastic or a multi-layer plastic film, which can be connected to the tubular bag by means of ultrasonic welding and which has an energy introduction arrangement with energy-conducting ribs on a flange underside surface for introducing the ultrasonic energy, a concentration rib is provided on the flange underside surface is, which runs centrically offset to the energy-conducting arrangement and which projects higher than the energy-conducting rib from the flange underside surface and is also arranged immediately adjacent to the pouring opening, the concentration rib extending along a part of the inner circumference of the flange.
Es hat sich herausgestellt, dass die Einführung einer Konzentrierungsrippe, die innerhalb der Energieleitanordnung verläuft und die gegenüber der Energieleitrippe höher von der Flanschunterseitenfläche vorsteht und auch unmittelbar benachbart an die Ausgussöffnung angeordnet ist, gleich mehrere Vorteile zu vereinen vermag.It has been found that the introduction of a concentration rib, which runs within the energy-conducting arrangement and which, compared to the energy-conducting rib, protrudes higher from the flange underside surface and is also arranged directly adjacent to the spout opening, is able to combine several advantages at the same time.
Zum Einen gelingt es damit, die Ultraschallenergie, die sich bei ringförmigen Sonotroden zur Ultraschallschweissung ansonsten mehrheitlich im Sonotroden-Zentrum konzentriert und so die unerwünschten Pinholes erzeugt, zu sammeln und an einen anderen Wirkungsort ohne unerwünschte Nebenwirkungen umzuleiten und zu fokussieren. Es hat sich nämlich gezeigt, dass auf diese Weise die Entstehung von Pinholes mit grosser Zuverlässigkeit verhindert werden kann und dass somit die Lagerfähigkeit insbesondere von Verpackungen für Lebensmittel stark verbessert wird, weil die Dichtigkeit der Verpackungen gewährleistet ist.On the one hand, it is possible to collect the ultrasonic energy, which is otherwise mostly concentrated in the center of the sonotrode in ring-shaped sonotrodes for ultrasonic welding, thus creating the undesired pinholes, and to divert and focus it to another place of action without undesired side effects. It has been shown that in this way the formation of pinholes can be prevented with great reliability and that the shelf life, in particular of packaging for food, is greatly improved because the tightness of the packaging is ensured.
Zum Anderen kann die so umgeleitete und fokussierte Ultraschallenergie auch gleich noch nutzbringend eingesetzt werden. Weil sich der gewünschte Wirkungsort der umgeleiteten Ultraschallenergie nunmehr in der unmittelbaren Umgebung der Konzentrierungsrippe befindet, bewirkt die resultierende Wärmekonzentration in diesem Bereich eine Struktur- und Formveränderung im Kunststoff oder in der mehrlagigen Kunststoffolie des Schlauchbeutels. Weil die Konzentrierungsrippe gegenüber der Energieleitrippe bzw. gegenüber den Energieleitrippen höher von der Flanschunterseitenfläche vorsteht, ergibt sich bei der Einleitung von Ultraschallenergie an dieser Stelle eine höhere Erwärmung. Dadurch wird das Material des Kunststoffes oder der Kunststoffolie lokal stärker aufgeweicht und fliesst von der Konzentrierungsrippe weg. Somit wird die Materialdicke des Kunststoffes oder der Kunststoffolie an dieser Stelle reduziert. Zugleich ergibt sich nach der Entfernung der Sonotrode und nach dem Abkühlen auch noch eine Strukturveränderung im Kunststoff die sich als lokal erhöhte Brüchigkeit bzw. als reduzierte Elastizität der Kunststofffolie manifestiert. Somit erhält man mit der erfindungsgemässen Einführung einer Konzentrierungsrippe zugleich auch noch eine erwünschte Sollbruchstelle. Der Hauptvorteil ist natürlich, dass die ansonsten verteuernden und qualitätsmindernden zusätzlich notwendigen Arbeitsgänge für die separate Herstellung einer geschwächten Zone im Ausgussbereich und der Aufwand für die genaue Positionierung der Kunststoffverschlussvorrichtung gegenüber dieser geschwächten Zone vollständig entfallen, weil all dies in einem einzigen Arbeitsgang, nämlich der Aufschweissung der Kunststoffverschlussvorrichtung mittels Ultraschall, erledigt werden kann.On the other hand, the redirected and focused ultrasonic energy can also be put to good use at the same time. Because the desired point of action of the diverted ultrasonic energy is now in the immediate vicinity of the concentration rib, the resulting concentration of heat in this area causes a structural and shape change in the plastic or in the multi-layer plastic film of the tubular bag. Because the concentration rib protrudes higher from the underside of the flange than the energy-conducting rib or energy-conducting ribs, greater heating occurs at this point when ultrasonic energy is introduced. As a result, the material of the plastic or the plastic film is softened more locally and flows away from the concentration rib. The material thickness of the plastic or the plastic film is thus reduced at this point. At the same time, after the removal of the sonotrode and after cooling, there is also a structural change in the plastic, which manifests itself as locally increased brittleness or reduced elasticity of the plastic film. Thus, with the introduction of a concentration rib according to the invention, a desired predetermined breaking point is also obtained at the same time. The main advantage is, of course, that the otherwise expensive and quality-reducing additional work steps required for the separate production of a weakened zone in the spout area and the effort for the exact positioning of the plastic closure device in relation to this weakened zone are completely eliminated, because all this can be done in a single work step, namely welding the plastic closure device using ultrasound.
Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemässe Anordnung bei einer Kunststoffverschlussvorrichtung die eine Öffnungsvorrichtung mit mindestens einem Schneidzahn aufweist, sofern dieser mindestens eine Schneidzahn bei der Betätigung der Kunststoffverschlussvorrichtung im Nahbereich der Konzentrierungsrippe bewegbar ist, um das Kunststoffmaterial oder die mehrlagige Kunststofffolie dort aufzuschneiden. Weil die Energieleitrippe unmittelbar benachbart an die Ausgussöffnung des Ausgusses angeordnet ist und sich der Schneidzahn oder die Schneidzähne auch in diesem Nahbereich bewegen, werden die Schneidkräfte in einem geschwächten Materialbereich wirksam, was das Öffnen der Kunststoffverschlussvorrichtung natürlich erleichtert.The arrangement according to the invention is particularly advantageous for a plastic closure device which has an opening device with at least one cutting tooth, provided that at least one cutting tooth can be moved in the vicinity of the concentration rib when the plastic closure device is actuated in order to cut open the plastic material or the multi-layer plastic film there. Because the energy-conducting rib is arranged directly adjacent to the spout opening of the spout and the cutting tooth or cutting teeth also move in this vicinity, the cutting forces become effective in a weakened material area, which of course facilitates opening of the plastic closure device.
Weiterhin ist es in vielen Fällen vorteilhaft, wenn die Konzentrierungsrippe lediglich teilweise um die Ausgussöffnung herum umlaufend ausgebildet ist. Auf diese Weise kann verhindert oder zumindest erschwert werden, dass das (wegen dem Schwächungsbereich) leicht entfernbare Teilstück aus dem Ausgussbereich ins Innere des Behälters fällt. Bei Kunststoffverschlussvorrichtungen mit einer Öffnungsvorrichtung mit einer oder mehreren Schneidezähnen kann die Positioniermöglichkeit der nur teilweise ausgebildeten Konzentrierungsrippe entlang des Umfangs der Ausgussöffnung - und damit auch jenes Materialteiles, der leicht ausschneidbar ist - auch noch dazu genutzt werden, dass das teilweise herausgeschnittene Materialstück nach der Vollendung des Ausschneidvorganges in einer Weise hinter die Schneidezähne zu liegen kommt, dass die entstandene Öffnung sich zufolge der Rückstellkräfte nicht automatisch wieder (teil)verschliesst.Furthermore, it is advantageous in many cases if the concentration rib is only partially formed around the pouring opening. In this way, it is possible to prevent or at least make it more difficult for the section, which can be easily removed (because of the weakened area), to fall out of the spout area into the interior of the container. In the case of plastic closure devices with an opening device with one or more cutting teeth, the possibility of positioning the only partially formed concentrating rib along the circumference of the spout opening - and thus also that part of the material that can be easily cut out - can also be used to ensure that the partially cut out piece of material can be removed after the completion of the cutting process comes to rest behind the incisors in such a way that the resulting opening follows of the restoring forces does not automatically (partially) close again.
Die Konzentrierungsrippe selber ist vorteilhafterweise mit einer abgerundeten Erhebung versehen, weil so nicht eine flächen- sondern linienartige Berührung mit dem Kunststoff oder dem mehrlagigen Kunststoffolienmaterial des Schlauchbeutels entsteht, was zu einer höheren Konzentration der Ultraschallenergie und damit zu einer lokal höheren Erwärmung führt.The concentrating rib itself is advantageously provided with a rounded elevation because contact with the plastic or the multi-layer plastic film material of the tubular bag is linear rather than surface-like, which leads to a higher concentration of ultrasonic energy and thus to higher local heating.
Grundsätzlich ist noch zu bemerken, dass sich die erfindungsgemässe Kunststoffverschlussvorrichtung prinzipiell für verschiedene Arten von (in der Kunststoffverschlussvorrichtung eingebauten) Öffnungseinrichtungen eignet. Obwohl im Folgenden nur an einem einzigen Ausführungsbeispiel mit einer Öffnungsvorrichtung mit einer Schneidvorrichtung gezeigt, sind auch Anwendungen mit Öffnungseinrichtungen möglich, bei denen der Kunststoff oder die mehrlagige Kunststofffolie durchstossen, durchbohrt oder abgezogen wird.In principle, it should also be noted that the plastic closure device according to the invention is in principle suitable for various types of opening devices (built into the plastic closure device). Although only a single exemplary embodiment with an opening device with a cutting device is shown below, applications with opening devices are also possible in which the plastic or the multi-layer plastic film is pierced, pierced or pulled off.
Nachstehend wird nun die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Dabei zeigt die
-
1 die prinzipielle Anordnung einer Kunststoffverschlussvorrichtung und einer Sonotrode bei einem Ultraschallschweissvorgang, die -
2 eine teilweise Seitenansicht des Unterteils einer erfindungsgemässen Kunststoffverschlussvorrichtung mit einer Öffungsvorrichtung, die -
3 eine teilweise Schnittansicht des Unterteils der Kunststoffverschlussvorrichtung nach2 , und die -
4 das Unterteil in einer vereinfachten Ansicht von unten.
-
1 the basic arrangement of a plastic closure device and a sonotrode in an ultrasonic welding process, the -
2 a partial side view of the lower part of a plastic closure device according to the invention with an opening device, the -
3 Figure 12 shows a partial sectional view of the base of theplastic closure device 2 , and the -
4 the lower part in a simplified view from below.
Die
Die
Am Flansch 4 ist auf dessen Flanschunterseitenfläche 9 eine Energieeinleitanordnung 10 angeordnet ist, die mit dem Kunststoffmaterial oder der Kunststofffolie des Schlauchbeutels, also dem Hüllenmaterial 3 des Schlauchbeutels, mittels Ultraschallschweissung verbindbar ist.An
Die Energieeinleitanordnung 10 ist konzentrisch zur Ausgussöffnung 8 in einem peripheren Bereich 11 des Flansches 4 angeordnet und weist mindestens eine Energieleitrippe 12 auf.The
An der Flanschunterseitenfläche 9 ist eine Konzentrierungsrippe 13 vorhanden, die zentrisch versetzt zur Energieleitanordnung 10 verläuft und gegenüber der Energieleitrippe 12 höher von der Flanschunterseitenfläche 9 vorsteht und zudem unmittelbar benachbart an die Ausgussöffnung 8 angeordnet ist. Die Konzentrierungsrippe 13 ist also von Energieleitanordnung 10 umgeben. A concentrating
Weiterhin hat das Unterteil 5 ein Aussengewinde 14 an dem ein ebenfalls zur Kunststoffverschlussvorrichtung gehöriges (nicht dargestelltes) Verschlusskappenteil aufgeschraubt ist. Weiterhin sichtbar sind ein Rückhaltewulst 15 und ein Rückhaltenocken 16, die dazu dienen, ein zum Verschlusskappenteil gehöriges (ebenfalls nicht dargestelltes) Garantieband beim Erstgebrauch vom Verschlusskappenteil zu trennen. Es wird also vorausgesetzt, dass die hier gezeigte Kunststoffverschlussvorrichtung 1 mit einer Öffnungsvorrichtung mit einer Schneidvorrichtung grundsätzlich von einer bekannten Art ist, bei der mit dem Abschrauben des Verschlusskappenteils sowohl das Garantieband abgerissen wie auch die im Inneren des Unterteils 5 angeordnete Scheidvorrichtung 6 in Bewegung versetzt wird um das Hüllenmaterial 3 des Schlauchbeutels im Bereich der Ausgussöffnung 8 aufzuschneiden.Furthermore, the
Die
Weiterhin ist in der
Die
Die Schneidvorrichtung 6 ist in der
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