DE102019214316A1

DE102019214316A1 - Verfahren zur Herstellung eines Ventils, insbesondere eines Überdruckventils für einen Verpackungsbehälter

Info

Publication number: DE102019214316A1
Application number: DE102019214316.4A
Authority: DE
Inventors: Hans-Peter Stadel; Jenny Haase; Holger Pöll
Original assignee: Syntegon Technology GmbH
Current assignee: Syntegon Technology GmbH
Priority date: 2019-09-19
Filing date: 2019-09-19
Publication date: 2021-03-25

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Ventils für einen Verpackungsbehälter vorgeschlagen, wobei das Ventil (8) zumindest eine Grundfolie (10) mit einer Öffnung (11), zumindest eine Membran (12) und zumindest eine, einen freien Bereich (17) umgebende, Rahmenfolie (13), umfasst, wobei die Membran (12) innerhalb des freien Bereichs (17) beweglich auf der Grundfolie (10) angeordnet wird.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Ventils, insbesondere eines Überdruckventils für einen Verpackungsbehälter nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs.
Derartige Ventile kommen in der Verpackungstechnik zum Einsatz, wenn das Füllgut zum Ausgasen neigt wie beispielsweise bei frisch geröstetem Kaffee. So ist beispielsweise aus der EP 602418 B1 ein Überdruckventil für einen Verpackungsbehälter bekannt mit einer unterseitig mit Kleber beschichteten, ein Loch aufweisenden Basis, mit einer das Loch überdeckenden, mit parallelen randseitigen Klebestreifen auf der Basis befestigten, eine streifenförmiger Ventilzone freilassenden Membran, und mit zwei unterseitig mit einer Kleberschicht auf der Membran in Deckung mit den Klebestreifen befestigten Abstandshaltestreifen, wobei die Abstandshaltestreifen auf ihrer Oberseite Klebstoff abweisend sind. Weiterhin ist ein zugehöriges Herstellerverfahren beschrieben. Ventil und Herstellverfahren sind relativ komplex aufgebaut.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Ventils für einen Verpackungsbehälter hat demgegenüber den Vorteil, dass das Ventil einfacher und kostengünstiger produziert und appliziert werden kann. Weiterhin zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren durch deutlich reduzierten Materialeinsatz aus. Der grundsätzliche Aufbau des Ventils kann sowohl außerhalb des Verpackungsbehälters wie auch in einer bestimmten Ausführungsvariante innerhalb am Verpackungsbehälter appliziert werden. Weiterhin vereinfacht sich das Verfahren, da die Membran auf einer Grundfolie zumindest teilweise schwimmend bzw. frei beweglich innerhalb des freien Bereich angeordnet ist. Die Membran ist somit nicht mehr großflächig am Grundkörper verbunden und wird somit deutlich weniger von äußeren Einflüssen beeinträchtigt wie beispielsweise Verzug. Besonders einfach wird das Ventil aus mehreren Folienschichten aufgebaut, die beispielsweise auf Rotationsstanzwerkzeugen hergestellt und anschließend aufeinander laminiert werden. Das Fügen erfolgt idealerweise durch eine Schweißverbindung. Alternativ könnte auch ein Haftvermittler wie Klebstoff eingesetzt werden. Das vorgeschlagene Ventil kann bevorzugt aus einer einzelnen Materialsorte hergestellt werden und ist damit leichter rezyklierbar und somit umweltverträglicher. In einer zweckmäßigen Weiterbildung besteht die Folie aus Polypropylen. Jedoch auch erneuerbare Materialien wie beispielsweise Kunststoffe aus nachwachsenden Rohstoffen oder biologisch abbaubare Kunststoffe wären möglich. Die Membran besteht vorzugsweise beispielsweise aus PET oder PP-EVOH-PP und dient als Sauerstoff-Barriere.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung wird die Öffnung und/oder der freie Bereich und/oder die Membran ausgestanzt. Diese Schritte können sehr einfach bei den gewählten Folienmaterialien durchgeführt werden, sodass sich die Herstellung weiter vereinfacht.
Besonders zweckmäßig wird vor dem Aufbringen der Membran ein Fluid auf die Grundfolie und/oder die Membran aufgebracht. Dadurch wird sichergestellt, dass die Membran auch bei den nachfolgenden Produktionsstätten sicher mit der Grundfolie verbunden ist. Alternativ kann das Fluid auch erst im Applikator, der das Ventil mit dem Verpackungsmaterial verbindet, aufgebracht werden.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung wird die Grundfolie mit der Rahmenfolie oder mit einer umliegenden Folie, die mit der Membran verbunden ist, fest verbunden, insbesondere durch ein Schweißverfahren. Gerade aufgrund der Verwendung von Folien kann die feste Verbindung der verschiedenen Folienschichten besonders einfach und sicher, insbesondere durch Schweißverfahren erfolgen. Dadurch kann im Herstellprozess aufgrund erhöhter Reinigungsanforderungen auf unerwünschten Klebstoff verzichtet werden, der zudem teuer ist. Bei einem innenliegenden Ventil wird so vermieden, dass sich Klebstoff auf der dem Produkt zugewandten Seite befindet.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung wird zumindest eine insbesondere linienförmige Folienschwächung (beispielsweise durch Schwächen, Ritzen, Nuten, Anschneiden etc.) zwischen Grundfolie und Rahmenfolie erzeugt, wobei besonders bevorzugt entlang der Folienschwächung die Grundfolie und die Rahmenfolie aufeinandergelegt und miteinander verbunden, insbesondere verschweißt werden. Damit kann das Ventil unter Verwendung lediglich eines Folienabschnitts hergestellt werden. Dadurch vereinfacht sich sowohl der Herstellungsprozess mit Blick auf das nicht notwendige Schneiden bzw. Ausrichten zweier separater Folienstreifen wie auch die bereits ohnehin bestehende Verbindung von Grundfolie und Rahmenfolie auf einer Seite.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung wird nach dem Verbinden von Grundfolie und Rahmenfolie die Membran in den freien Bereich eingelegt und anschließend eine Deckfolie auf die Rahmenfolie gefaltet bzw. verbunden. Auch die Deckfolie kann aus denselben Folienstücke wie auch die Grundfolie und die Rahmenfolie hergestellt werden. Dadurch vereinfacht sich sowohl der Herstellungsprozess mit Blick auf das nicht notwendige Schneiden bzw. Ausrichten zweier separater Folienstreifen wie auch die bereits ohnehin bestehende Verbindung von Rahmenfolie und Deckfolie auf einer Seite.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist die Membran über eine Verbindungsstelle mit einer umliegenden Folie verbunden, wobei die umliegende Folie auf der einen Seite mit der Grundfolie und auf der anderen Seite mit der Rahmenfolie fest verbunden wird. Gerade das Positionieren der Membran mithilfe der umliegenden Folie kann den Herstellungsprozess weiter einfachen. Denn das Handling der umliegenden Folie, die an die Außenkontur der Grundfolie bzw. Rahmenfolie angepasst wird, ist einfacher als das separate Handling einer kleineren Membran. Weiterhin kann die umliegende Folie auch streifenförmig positioniert werden der schichtweise Aufbau ohne einzelnes Positionieren der Membran kann die Herstellung weiter vereinfachen.
Besonders zweckmäßig können die einzelnen Ventile voneinander getrennt werden, insbesondere erst in einer Verpackungsmaschine, die das Ventil auf den Verpackungsbehälter anbringt. Dadurch vereinfachen sich das Handling der nun noch verbundenen Ventile wie beispielsweise das Zuführen zu der Verpackungsmaschine.
Besonders zweckmäßig besteht die Grundfolie und/oder die Rahmenfolie und/oder die Deckfolie aus Polypropylen, PP-EVOH-PP, OPP, PET, Polyolefine oder aus Kunststoff, vorzugsweise aus nachwachsenden Rohstoffen oder biologisch abbaubaren Kunststoffen. Dadurch kann die Wiederverwertbarkeit bzw. Umweltverträglichkeit erhöht werden. Gerade bei der Verwendung eines einheitlichen Folienmaterials verbessert sich die Schweißbarkeit.
Gemäß den beschriebenen Schritten des Herstellverfahrens kann besonders zweckmäßig auf lediglich eine Folie zurückgegriffen werden, die als Basismaterial für die Grundfolie und/oder die Rahmenfolie und/oder die Deckfolie verwendet wird. Gerade durch das Falten und Verbinden können ansonsten aufwendige Füge- bzw. Zuführprozesse entfallen. Sowohl die Herstellung der Öffnung wie auch die Herstellung des freien Bereichs kann in ein und demselben Schritt mit nur einem Stanzwerkzeug vorgenommen werden. Dies vereinfacht die Herstellung weiter. Durch das Einbringen der Membran in einem Zustand, in dem die Ventile noch nicht voneinander getrennt wurden, kann eine hohe Positionsgenauigkeit erreicht werden.
Weitere zweckmäßige Weiterbildungen ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung.
Figurenliste
Unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren werden Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben. Es zeigen:

1 den Ventilaufbau eines ersten Ausführungsbeispiels für ein außenliegendes Ventil,
2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines außenliegenden Ventils mit runder Geometrie,
3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines innenliegenden Ventils mit rechteckförmiger bzw. quadratischer Geometrie,
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines innenliegenden Ventils mit runder Geometrie,
5 ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Membran mit der umliegenden Folie teilweise verbunden ist,
6 einen ersten Verfahrensschritt eines möglichen Herstellverfahrens, bei dem das Grundmaterial geschwächt und gestanzt wird,
7 einen weiteren Verfahrensschritt, bei dem das bearbeitete Grundmaterial gefalzt und verbunden wird,
8 einen weiteren Verfahrensschritt, bei dem die Membran appliziert wird,
9 einen letzten Verfahrensschritt, bei dem das Grundmaterial geschnitten wird,
10 ein Herstellerverfahren, bei dem einzelne Folienbahnen gestanzt und verbunden werden sowie
11 ein Herstellerverfahren für das Ventil gemäß 5, bei dem ebenfalls einzelne Folienbahnen gestanzt und verbunden werden.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die Figuren die Ausführungsbeispiele der Erfindung im Detail beschrieben.
1 zeigt die einzelnen Komponenten eines Ventils 8 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Das Ventil 8 umfasst eine Grundfolie 10. Die Grundfolie 10 ist mit einer Öffnung 11 versehen. Beispielhaft weist die Öffnung 11 die Geometrie von zwei sich schneidenden Kreisen auf. Beliebige andere Geometrien sind jedoch denkbar. Besonders bevorzugt ist die Geometrie auf die gewünschten Öffnungs- und Schließdrücke abzustimmen. Weiterhin ist zumindest eine Rahmenfolie 13 vorgesehen. Die Rahmenfolie 13 ist so ausgebildet, dass eine Membran 12 zumindest teilweise, jedoch verliersicher, umgeben ist. Hierzu weist die Rahmenfolie 13 einen freien Bereich 17 auf, in dem die Membran 12 angeordnet wird. Die Membran 12 kommt im montierten Zustand zwischen den im Ausführungsbeispiel zwei Teilen der Rahmenfolie 13 zu liegen. Bei dem gezeigten außenliegenden Ventil 8 ist außerdem eine Deckfolie 15 ist vorgesehen. Im montierten Zustand befindet sich zwischen der Grundfolie 10 und der Membran 12 ein Fluid bzw. Fluidfilm, beispielsweise Silikonöl. Die Membran 10 ist ebenfalls als Folie ausgebildet. Die Membran 10 überdeckt die Öffnung 11. Zum Entweichen eines Überdrucks aus der Verpackung kann die Membran 12 von der Öffnung 11 abheben, sodass sich Überdruck in der Verpackung nach außen hin abbauen kann.
Das Ausführungsbeispiel gemäß 1 weist eine rechteckförmige, vorzugsweise quadratische Grundform auf. So sind die Grundfolie 10 sowie die Deckfolie 15 rechteckförmig, insbesondere quadratisch ausgebildet. Die Außenseiten der Rahmenfolie 13 fluchten mit der jeweils darunter bzw. darüber angeordneten Grundfolie 10 bzw. Deckfolie 15. Die Membran 12 ist kreisförmig ausgeführt und zentrisch zur Öffnung 11 angeordnet. Die Innenseiten der Rahmenfolie 15 ist zumindest teilweise teilkreisförmig ausgebildet, sodass sich ein konstanter Abstand zur Membran 12 einstellt. Dadurch bildet sich der kreisförmige freie Bereich 17. Die Rahmenfolie 15 umschließt die Membran 12 von zumindest zwei Seiten. Somit bilden sich zwei Kanäle 18 aus, über die der Überdruck entweichen kann. Die Breite des Kanals 18 ist kleiner als der Durchmesser der Membran 12. Damit wird sichergestellt, dass die Membran 12 innerhalb der Rahmenfolie 13 verbleibt. Auch andere Geometrien der Rahmenfolie 15 sind denkbar. Besonders bevorzugt sind es solche Geometrien der Rahmenfolie 15 mit nur einem Kanal 18, da hierbei die Rahmenfolie 15 einteilig ausgebildet ist. Dies ist beispielhaft in 6 gezeigt, wobei ein freier Bereich 17 der Rahmenfolie 15 auf einer Seite hin über nur einen Kanal 18 geöffnet ist. Der Kanal 18 verläuft dabei parallel zu den Seitenflächen. Wesentlich ist die Ausbildung der Rahmenfolie 15 dergestalt, dass die zwischen Grundfolie 10 und Deckfolie 15 (bzw. Verpackungswand bei einem innenliegenden Ventil 8) angeordnete Membran 12 diesen Bereich nicht verlassen kann. Hierzu verbleibt die Membran 12 in dem freien Bereich 17.
Das Ventil 8 ist aus mehreren Folienschichten aufgebaut Im Ausführungsbeispiel gemäß 1 sind dies die Grundfolie 10, die Membran 12, die Rahmenfolie 13 sowie (optional für außenliegende Ventile 8) die Deckfolie 15. Zum Herstellen des montierten Ventils 8 werden die Folienschichten, die beispielsweise auf Stanzwerkzeugen, insbesondere Rotationsstanzwerkzeugen, hergestellt und anschließend laminiert. Das Fügen der Folienschichten erfolgt bevorzugt durch eine Schweißverbindung. Durch geeignete Schweißverfahren wird der für die entsprechenden Foliendicken geeignete Wärmeeintrag eingebracht, so dass sich eine feste Verbindung der verschiedenen Folienschichten (Grundfolie 10, Rahmenfolie 13, optional Deckfolie 15) ergibt. Hilfsweise kann das Fügen durch einen Haftvermittler (Klebstoff) erfolgen.
Die Membran 12 liegt lose auf der Grundfolie 10. Die Membran 12 ist schwimmend mit der Grundfolie 10 über ein nicht gezeigtes, zwischen Grundfolie 10 und Membran 12 angeordnetem, Fluid verbunden. Das Fluid bewirkt, dass die Membran 12 die Öffnung 11 abdeckt und gasdicht verschließt, wobei die Dichtfläche diejenige zwischen Membran 12 und Grundfolie 10 ist, jedoch bei Überdruck abheben kann. Hierzu wird die Membran 12 in den freien Bereich 17, umgeben durch die Rahmenfolie 13, eingebracht. Die Deckfolie 15, die bei einem außenliegenden Ventil 8 zum Einsatz kommt, schützt die Membran 12 vor äußeren Einflüssen und verhindert ein vollständiges Abheben der Membran 12. Die Rahmenfolie 13 umgibt die Membran 12. Die Rahmenfolie 13 stellt die Lage der Membran 12 sicher.
In 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Ventils 8 gezeigt. Es zeichnet sich durch eine kreisförmige Geometrie aus. Die kreisförmige Grundfolie 10 weist eine mittig angeordnete Öffnung 11 auf. Die Öffnung 11 ist kreisförmig ausgebildet. Die Rahmenfolie 13 besteht aus vier Teilfolien. Die Teilfolien der Rahmenfolie 13 sind jeweils identisch ausgebildet und schließen randseitig bündig mit der Außenkontur der Grundfolie 10 ab. Die Rahmenfolie 13 umschließt den freien Bereich 17, in dem die Membran 12 angeordnet wird. Die Breite der Teilfolien der Rahmenfolie 13 ist konstant, so dass auch der zur Membran 12 orientierte Rand kreisförmig verläuft. Die Teilfolien der Rahmenfolie 13 umgeben die Membran 12. Die Membran 12 ist kreisförmig ausgebildet. Durch die vier Teilfolien bilden sich jeweils zwischen zwei aneinandergrenzenden Teilfolien in Summe vier Kanäle 18. Das Ventil 8 ist als außenliegendes Ventil ausgebildet, wird also an der Außenseite der Verpackung angebracht. Zum Schutz der Membran 12 ist wiederum die Deckfolie 15 vorgesehen. Die Deckfolie 15 ist kreisförmig ausgebildet und wird mit der Rahmenfolie 13 verbunden. Sie entspricht der Kontur der Grundfolie 10. Im montierten Zustand fluchten die Außenkanten von Grundfolie 10, Rahmenfolie 13 und Deckfolie 15. Im montierten Zustand ist zwischen der Grundfolie 10 und der Membran 12 ein Fluidfilm vorgesehen. Wiederum liegt die dünne Membran 12 lose auf der Grundfolie 10 in dem freien Bereich 17. Zwischen dem freien Bereich 17 im Inneren des Ventils 8 stellen die vier Kanäle 18 eine Verbindung zur Umgebung her.
Das Ausführungsbeispiel gemäß 3 zeigt ein innenliegendes Ventil 8, das Ventil 8 wird also an der Innenseite der Verpackung angeordnet. Das Ventil 8 besteht wiederum aus einer Grundfolie 10. Die Grundfolie 10 weist zumindest eine Öffnung 11 auf. Auf der Grundfolie 10 ist die Rahmenfolie 13 angeordnet. Die Rahmenfolie 13 weist einen geschlossenen, die Membran 12 vollständig umgebenden Rand auf. Der so begrenzte Bereich ist der kreisförmige freie Bereich 17. Damit bilden sich seitlich keine Kanäle 18 aus. Die Membran 12 ist lose auf der Grundfolie 10 angeordnet, und zwar in dem freien Bereich 17. Zwischen der Membran 12 und der Grundfolie 10 ist ein Fluidfilm vorgesehen. Im montierten Zustand des Ventils 8 wird die Oberseite der Rahmenfolie 13 mit der Innenseite der Verpackung verbunden. Im Bereich der Membran 12 weist die Verpackung eine kleine Öffnung auf, sodass hierüber nach kurzem Abheben der Membran 12 der Überdruck entweichen kann. Die andere Seite der Öffnung 11 wird durch ein Filter 16, insbesondere ein Filtervlies 16, überdeckt. Der Filter 16 bzw. das Vlies wird benötigt, um zu verhindern, dass Partikel des Füllguts in das Ventil 8 zwischen Membran 22 und Grundfolie 10 eindringen können, wodurch die Funktion beeinträchtigt würde. Im Ausführungsbeispiel ist der Filter 16 kreisförmig ausgebildet. Das Ausführungsbeispiel gemäß 3 zeichnet sich durch eine rechteckförmige, insbesondere quadratische Grundform der Grundfolie 10 und Rahmenfolie 13 aus. Die Membran 12 ist kreisförmig ausgebildet. Auch die innere Kontur der Rahmenfolie 13, der freie Bereich 17, ist kreisförmig ausgebildet, entsprechend der Außengeometrie der Membran 12, mit einem leicht größeren Durchmesser als die Membran 12. Die Öffnung 11 besitzt beispielhaft die Kontur von zwei sich schneidenden Kreisen.
Das Ausführungsbeispiel gemäß 4 zeigt ein innenliegendes Ventil 8 mit einer runden Kontur. Die Grundfolie 10 ist kreisförmig ausgebildet und weist in der Mitte eine Öffnung 11 auf. Die Öffnung 11 ist beispielhaft kreisförmig ausgebildet. Die Rahmenfolie 13 ist einteilig ausgebildet. Die Rahmenfolie 13 umgibt vollständig die Membran 12. Dadurch bilden sich seitlich keine Kanäle aus. Die andere Seite der Öffnung 11 wird durch den Filter 16, insbesondere ein Filtervlies 16, überdeckt. Der Filter 16 bzw. das Vlies wird benötigt, um zu verhindern, dass Partikel des Füllguts in das Ventil 8 zwischen Membran 22 und Grundfolie 10 eindringen können, wodurch die Funktion beeinträchtigt würde. Im Ausführungsbeispiel ist der Filter 16 kreisförmig ausgebildet. Die Rahmenfolie 13 weist einen kreisförmigen Innendurchmesser sowie einen kreisförmigen Außendurchmesser auf mit konstanter Breite. Entsprechend bildet sich ein kreisförmiger freier Bereich 17 aus. Die Membran 12 ist wiederum kreisförmig ausgebildet. Der Durchmesser der Membran 12 ist kleiner als der Durchmesser des freien Bereichs 17. Die Membran 12 liegt im montierten Zustand lose auf der Grundfolie 10, dichtend gehalten wiederum durch das Fluid. Die freie Oberseite der Rahmenfolie 13 wird mit der Innenseite der Verpackung verbunden. Die Verpackung weist im Bereich der Membran 12 bzw. Öffnung 11 zum Abbau des Überdrucks eine kleine Öffnung auf.
Die Verbindung der Grundfolie 10 mit der Rahmenfolie 13 und/oder der Rahmenfolie 13 mit der Deckfolie 15 erfolgt bevorzugt durch ein Schweißverfahren. Die Folien 10, 13, 15 sind schweißbar ausgebildet. Die Folien 10, 13, 15 bestehen bevorzugt aus Kunststoff. Besonders bevorzugt besteht das Ventil 8 aus Folien mit demselben Material. Besonders eignet sich hierbei Polypropylen. Aufgrund des einheitlichen Materials der verschiedenen Folien 10,13, 15 vereinfacht sich die Wiederverwendbarkeit und verbessert sich die Schweißbarkeit. Auch Kunststoffe aus nachwachsenden Rohstoffen oder biologisch abbaubare Kunststoffe können zum Einsatz kommen. Grundfolie 10 und/oder Rahmenfolie 13 und/oder Deckfolie 15 können beispielsweise aus Polypropylen bestehen, bevorzugt aus OPP (oriented polypropylene), einem längsverstreckten oder biaxial verstreckten Polypropylen. Grundfolie 10 und/oder Rahmenfolie 13 und/oder Deckfolie 15 und/oder Membran 12 können alternativ aus PET bestehen. Auch Multilayerfolien sind ebenfalls denkbar wie beispielsweise PP-EVOH-PP. Das Material für die Membran 12 zeichnet sich durch eine hohe Sauerstoffbarriere aus. Beispielsweise besteht die Membran 12 aus PET.
Nachfolgende Geometrien könnten sich für die Ventile 8 besonders eignen. Bei den Ausführungsbeispielen gemäß 1 bzw. 3 (quadratische Grundform) können die Kantenlängen der Grundfolie 10 im Bereich zwischen bevorzugt 12,5 und 20 mm liegen. Die Dicke der Grundfolie 10 bewegt sich bevorzugt im Bereich von 0,1 mm und 0,25 mm, besonders bevorzugt beispielsweise 0,15 mm. Das Fluid, beispielsweise Silikonöl, auf Basis von bio-basierten Materialien bzw. nachwachsenden Rohstoffen, beispielsweise auf Basis von Palmöl, Kokosöl oder Ähnliches, wird als Fluidfilm aufgetragen. Das Volumen des Fluidfilms beträgt ca. 2-5 µl. Die Dicke der Membran 12 liegt beispielsweise in einem Bereich zwischen 0,025 mm bis 0,075 mm, bevorzugt bei 0,05 mm. Die Dicke der Rahmenfolie 13 liegt beispielsweise im Bereich zwischen 0,1 mm und 0,2 mm. Die Dicke der Rahmenfolie 13 ist größer als die Dicke der Membran 12. Die Dicke einer möglichen Deckfolie 15 liegt beispielsweise im Bereich von 0,05 mm bis 0,15 mm, besonders bevorzugt bei 0,1 mm. Je nach Anwendungsfälle, Materialauswahl, Verbindungsverfahren etc. können die Dicken entsprechend variieren.
5 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel. Das Ventil 8 umfasst eine Grundfolie 10, mit zumindest einer Öffnung 11. Die Öffnung 11 weist beispielsweise die Geometrie von zwei sich schneidenden Kreisen auf. Die Membran 12 ist mindestens einem insbesondere schmalen Verbindungsbereich 22 mit einer umliegenden Folie 20 noch verbunden ist. Der überwiegende Teil der Membran 12 ist jedoch immer noch frei beweglich. Die umliegende Folie 20 umschließt die Membran 12 von jeder Seite, mit Ausnahme eines kleinen Abschnitts, der einen schmalen Kanal bildet. An einem mittleren Schenkel der umliegenden Folie 20 ist die zumindest eine die Verbindungsstelle 22 zwischen der umliegenden Folie 20 und der Membran 12 ausgebildet. Membran 12 und umliegende Folie 20 bestehen aus derselben Folie bzw. sind einteilig ausgebildet. Daher entspricht die Dicke der umliegenden Folie 20 derjenigen der Membran 12. Im Ausführungsbeispiel ist die umliegende Folie 20 auf einer Seite in nur geringem Umfang geöffnet. Dadurch kann sich ein Kanal 18, insbesondere ein schmaler Kanal 18 ausbilden. Für die Membran 22 eignet sich beispielsweise eine Verbundfolie, beispielsweise aus PP-EVOH-PP zur verbesserten Schweißbarkeit von PP mit PP. Auch PET könnte für die Membran 12 verwendet werden.
Der Großteil der Membran 12 kann frei von der Öffnung 11 abheben. Dies wird sichergestellt durch einen von der darüber liegenden Rahmenfolie 13 gebildeten freien Bereich 17. Der freie Bereich 17 ist so gestaltet, dass die Membran 12 sicher nach oben in diesen freien Bereich 17 hinein abheben kann. Hierzu ist der freie Bereich 17 der Rahmenfolie 13 etwas größer als die Membran 12 ausgebildet und oberhalb der Membran 12 angeordnet. Die Kontur der umliegenden Folie 20 orientiert sich zumindest teilweise an der Rahmenfolie 13. Die umliegende Folie 20 ist mit der Rahmenfolie 13 verbunden.
Zur Herstellung der Membran 12 wird beispielsweise eine der Grundfläche der Grundfolie 10 entsprechende Folie so ausgestanzt, dass sich die kreisförmige Kontur der Membran 12 ergibt. Für den Herstellungsprozess ist es vorteilhaft, wenn die Membran 12 zumindest an einem oder mehreren Punkten (bzw. an einem oder mehreren kleinen Stegen) bzw. Verbindungsstellen 22 mit der umliegenden Folie 20 verbunden ist. Die Herstellung und Positionierung der Membran 12 kann dadurch vereinfacht werden. Die Stelle bzw. Stellen 22, an denen die Membran 12 noch mit der umliegenden Folie 20 verbunden ist, ist bezogen auf die Umfangsrichtung der Membran 12 klein, so dass ein Abheben der Membran 12 in den freien Bereichen sichergestellt bleibt. Auch hierbei wird die Membran 12 als frei beweglich auf der Grundfolie 10 angeordnet angesehen.
Jedoch auch mehrere Verbindungsstellen 22 können vorgesehen sein. Diese Verbindungsstellen 22 sind so anzuordnen, dass weiterhin ein Abheben der Membran 12 von der Öffnung 11 bzw. Grundfolie 10 sicher möglich ist.
In den nachfolgenden 6 bis 9 wird beispielhaft gezeigt, wie die beschriebenen Ventile 8 prinzipiell gefertigt werden könnten. Zunächst wird eine Folie zugeführt, beispielsweise von einer Folienrolle. Aus der Folie sollen die Grundfolie 10, die Rahmenfolie 13 sowie die Deckfolie 15 (bei einem außenliegenden Ventil 8) gebildet werden. Aus der Folie werden die Öffnungen 11 und/oder die freien Bereiche 17 der Rahmenfolie 13 ausgestanzt. Außerdem sind Mittel vorgesehen, die die Folie an zumindest einer Kante 26 mit zumindest einer Folienschwächung, im Ausführungsbeispiel bespielhaft zwei Folienschwächungen 26, versehen. Hierbei handelt es sich insbesondere um eine linienförmige Folienschwächung 26 (erzeugt beispielsweise durch Schwächen, Ritzen, Nuten, Anschneiden etc.) Die Folienschwächung 26 bildet eine Faltlinie, an der die zukünftige Trennung zwischen Grundfolie 10 und Rahmenfolie 13 bzw. Rahmenfolie 13 und Deckfolie 15 erfolgt. Die beiden Folienschwächungen 26 verlaufen parallel zueinander. Die Folienschwächungen 26 erleichtern ein späteres Falten bzw. Falzen.
In einem nächsten Schritt gemäß 7 wird die Folie entlang der beiden Folienschwächungen 26 gefaltet. Zunächst erfolgt die Faltung so, dass die Rahmenfolie 13 auf der Grundfolie 10 zu liegen kommt. In dieser Position erfolgt die Verbindung zwischen der Grundfolie 10 und der Rahmenfolie 13. Die Verbindung erfolgt vorzugsweise durch Schweißen. Alternativ könnte auch geklebt werden. Das Falten erfolgt so, dass der freie Bereich 17 weiterhin zugänglich bleibt.
In dem Schritt gemäß 8 werden die Membran 12 und das Fluid appliziert. Hierzu wird zunächst die Grundfolie 10 mit Fluid bzw. einem Fluidfilm versehen. Anschließend wird die Membran 12 in den freien Bereich 17 der Rahmenfolie 13 auf die Grundfolie 10 eingelegt. Alternativ könnte die Membran 12 zumindest in die korrekte Lage innerhalb der Rahmenfolie 13 gebracht werden.
In einem nachfolgenden Schritt wird eine mögliche Deckfolie 15 auf die Rahmenfolie 13 gefaltet. Damit wird die Membran 12 verliersicher eingeschlossen. Anschließend wird die Deckfolie 15 mit der Rahmenfolie 13 verbunden. Dies erfolgt vorzugsweise durch Schweißen, hilfsweise durch Kleben. Bei einem innenliegenden Ventil 8, bei dem auf die Deckfolie 15 verzichtet werden kann, kann dieser Schritt entfallen. Dann ist auch nur eine einzige Faltlinie bzw. Folienschwächung 26 zwischen der Grundfolie 10 und der Rahmenfolie 13 vorzusehen.
In dem nachfolgenden Schritt gemäß 9 werden die einzelnen Ventile 8 entlang der Schneidlinien 28 durch ein Schneidmittel 32 voneinander getrennt. Dies kann direkt bei der Ventilherstellung oder erst später in der Verpackungsmaschine bzw. Applikator geschehen. Somit können aus lediglich einer Folie durch besonders einfaches Herstellen die Grundfolie 10, die Rahmenfolie 13 sowie die Deckfolie 15 hergestellt und miteinander ohne großen Aufwand an den offenen Seiten miteinander verbunden werden. Lediglich die Membran 12 und/oder das Fluid muss in einem Zwischenschritt innerhalb der Rahmenfolie 13 auf die Grundfolie 10 aufgebracht werden.
Bei dem Herstellverfahren gemäß den 6 - 9 werden die Grundfolie 10, die Rahmenfolie 13 sowie die Deckfolie 15 aus einer zusammenhängenden Folienbahn hergestellt. Dazu wird die Folienbahn zunächst gestanzt (Ausstanzen der Öffnungen 11 und/oder der freien Bereiche 17) und/oder in Laufrichtung der Folienbahn geschwächt. Anschließend wird die Folienbahn gefalzt und aufeinander geschweißt. Als Schweißverfahren kommen beispielsweise in Betracht: Heißluft-, Wärmekontakt-und Ultraschallschweißen (eventuell auch andere). Nach Applizieren des Fluids bzw. Fluidfilms und dem Einlegen der Membran 12 wird die Deckfolie 15 aufgeschweißt. Die fertige Ventilbahn wird nun aufgewickelt und als Rollenware auf eine Verpackungsmaschine zur Herstellung eines Verpackungsbehälters mit Ventil 8 gebracht. Der Vereinzelungsvorgang, das Schneiden mit einem Schneidmittel 32 gemäß 9, findet jedoch erst in der Verpackungsmaschine statt, dort in einem sogenannten Applikator (der Verpackungsmaschine), der das Ventil 8 auf den Verpackungsbehälter bzw. das zugehörige Verpackungsmaterial aufbringt. Mit dem beschriebenen Herstellverfahren kann ein Großteil der bisher anfallenden Stanzabfälle vermieden werden. Alternativ könnte das Schneiden auch direkt beim Herstellerprozess selbst erfolgen. Bei einem innenliegenden Ventil 8 ist darüber hinaus wie bereits beschrieben der Filter 16 über der Öffnung 11 anzubringen.
Das Herstellverfahren gemäß 10 zeichnet sich nun dadurch aus, dass jeweils separate Folienbahnen für die Grundfolie 10, die Rahmenfolie 13 bzw. gegebenenfalls für die Deckfolie 15 zugeführt werden. Die einzelnen Folienstreifen der genannten Folien 10, 13, 15 besitzen in der Regel eine identische Breite. Das Herstellverfahren dient der Herstellung der Ventile 8 wie in den 1 - 4 gezeigt. So wird zunächst die Rahmenfolie 13 auf die Grundfolie 10 mit Öffnung 11 aufgebracht. Gegebenenfalls wird die Öffnung 11 auf der Grundfolie 10 zuvor ausgestanzt. Gegebenenfalls wird auch zuvor der freie Bereich 17 aus der Rahmenfolie 13 ausgestanzt. Die aufgebrachte Rahmenfolie 13 wird mit der Grundfolie 10 verbunden. Dies kann wie bereits beschrieben bevorzugt mit einer entsprechenden Schweißverbindung erfolgen. Alternativ werden jedoch auch sonstige Verbindungsverfahren wie Kleben etc. möglich.
In einem weiteren Schritt wird ein ein Fluid bzw. Fluidfilm aufgebracht, und zwar auf die zur Rahmenfolie 13 orientierte Oberfläche der Grundfolie 10, insbesondere auf den die Öffnung 11 umgebenden Bereich. Alternativ könnte der Fluidfilm bereits auf der Unterseite der Membran 12 appliziert werden. Anschließend wird die Membran 12 schwimmend in dem freien Bereich 17 der Rahmenfolie 13 auf der Grundfolie 10 angeordnet. In einem nächsten Schritt wird gegebenenfalls optional die Deckfolie 15 mit der Rahmenfolie 13 verbunden. Die Verbindung kann wieder durch Schweißen erfolgen. Als Schweißverfahren kommen beispielsweise in Betracht: Heißluft-, Wärmekontakt- und Ultraschallschweißen (eventuell auch andere). Das Vereinzeln der einzelnen Ventile 8, die auf einer Folienbahn zusammenhängend angeordnet sind, kann in der Verpackungsmaschine, insbesondere durch den Applikator erfolgen. Alternativ könnte die Vereinzelung auch direkt nach dem Zusammenfügen der Folien 10, 13, 15 erfolgen.
Das Herstellverfahren gemäß 11 dient der Herstellung eines Ventils 8 gemäß 5. Es zeichnet sich dadurch aus, dass jeweils separate Folienbahnen für die Grundfolie 10, die umliegenden Folie 20 mit anhaftender Membran 12, die Rahmenfolie 13 bzw. gegebenenfalls für die Deckfolie 15 zugeführt werden. Die einzelnen Folienstreifen der genannten Folien 10, 13, 15, 20 besitzen in der Regel eine identische Breite.
Zunächst wird die Grundfolie 10 bereitgestellt. Die Grundfolie 10 kann bereits Öffnungen 11 aufweisen. Alternativ könnten die Öffnungen 11 vor Ort erstellt, beispielsweise gestanzt werden.
In einem weiteren Schritt wird ein Fluid bzw. Fluidfilm auf die Grundfolie 10 aufgebracht, und zwar auf die Stellen, wo später die Membran 12 zu liegen kommt, insbesondere auf den die Öffnung 11 umgebenden Bereich. Alternativ könnte der Fluidfilm bereits auf der Unterseite der Membran 12 appliziert werden.
In einem weiteren Schritt wird die umliegende Folie 20 mit über die Verbindungsstelle 22 verbundener Membran 12 auf die Grundfolie 10 aufgebracht. Zur Herstellung der umliegenden Folie 20 mit über die Verbindungsstelle 22 verbundener Membran 12 und/oder zumindest einen Kanal 18 kann ein entsprechender Stanzvorgang die Umrisse der Membran 12 erstellen und/oder die spätere Kanalzone 18 ausstanzen. Durch den Stanzvorgang wird die Membran 12 von der umliegenden Folie so getrennt, dass beide lediglich nur noch durch die zumindest eine Verbindungsstelle 22 miteinander verbunden sind. Die umliegende Folie 20 mit der durch die Verbindungsstelle 22 verbundenen Membran 12 wird mit der Grundfolie 10 fest verbunden. Die Verbindung kann wie bereits beschrieben bevorzugt mit einer entsprechenden Schweißverbindung erfolgen. Als Schweißverfahren kommen beispielsweise in Betracht: Heißluft-, Wärmekontakt- und Ultraschallschweißen (eventuell auch andere). Alternativ sind jedoch auch sonstige Verbindungsverfahren wie Kleben etc. möglich.
Anschließend wird die Rahmenfolie 13 auf der umliegenden Folie 20 aufgebracht. Dabei kommt der freie Bereich 17 oberhalb der Membran 12 zu liegen. Dadurch wird ein Abheben der Membran 12 in den freien Bereich 17 hinein möglich. Gegebenenfalls wird auch zuvor der freie Bereich 17 aus der Rahmenfolie 13 ausgestanzt. Die aufgebrachte Rahmenfolie 13 wird mit der umliegenden Folie 20 verbunden. Dies kann wie bereits beschrieben bevorzugt mit einer entsprechenden Schweißverbindung erfolgen. Alternativ werden jedoch auch sonstige Verbindungsverfahren wie Kleben möglich. Wichtig ist, dass lediglich die umliegende Folie 20 mit der Rahmenfolie 13 verbunden wird, nicht jedoch die Membran 12. Die freie Beweglichkeit der Membran 12, die lediglich über zumindest eine Verbindungsstelle 22 beweglich gehalten ist, wird dadurch sichergestellt.
Anschließend kann die Deckfolie 15 auf die Rahmenfolie 13 aufgebracht werden. Anschließend wird die Deckfolie 15 mit der Rahmenfolie 13 verbunden. Dies kann wie bereits beschrieben bevorzugt mit einer entsprechenden Schweißverbindung erfolgen. Alternativ werden jedoch auch sonstige Verbindungsverfahren wie Kleben möglich. Beispielsweise für innenliegende Ventile 8, die ohne Deckfolie 15 auskommen, könnte dieser Schritt auch entfallen. Bei innenliegenden Ventilen 8 ist wie bereits beschrieben der Filter 16 über der Öffnung 11 anzubringen.
Das Vereinzeln der einzelnen Ventile 8, die auf einer Folienbahn zusammenhängend angeordnet sind, kann in der Verpackungsmaschine, insbesondere durch den Applikator beschrieben erfolgen. Alternativ könnte die Vereinzelung auch direkt nach dem Zusammenfügen der Folien 10, 13, 15, 20 erfolgen.
Die beschriebenen Ventile 8 werden beispielsweise als Aromaschutzventile bei Verpackungen von ausgasenden Produkten wie beispielsweise Kaffeebohnen, Mahlkaffee, Frischteig oder Ähnliches verwendet, bei denen ein Überdruck in der Verpackung entsteht. Ein Druckabbau erfolgt durch ein Anheben der Membran 12 relativ zu der Öffnung 11 und anschließendes Entweichen über den freien Bereich 17 bzw. - im Falle von einem außenliegenden Ventil - über zumindest einen mit dem freien Bereich 17 in Verbindung stehenden seitlichen Kanal 18, der zwischen Rahmenfolie 13 und Deckfolie 15 ausgebildet ist.
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 602418 B1 [0002]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Ventils für einen Verpackungsbehälter, wobei das Ventil (8) zumindest eine Grundfolie (10) mit einer Öffnung (11), zumindest eine Membran (12) und zumindest eine, einen freien Bereich (17) umgebende, Rahmenfolie (13), umfasst, wobei die Membran (12) innerhalb des freien Bereichs (17) beweglich auf der Grundfolie (10) angeordnet wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (11) und/oder der freie Bereich (17) und/oder die Membran (12) ausgestanzt werden/wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor Aufbringen der Membran (12) ein Fluid auf die Grundfolie (10) und/oder die Membran (12) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Grundfolie (10) mit der Rahmenfolie (13) oder mit einer umliegenden Folie (20), die mit der Membran (12) verbunden ist, fest verbunden wird, insbesondere durch ein Schweißverfahren.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Folienschwächung (26) zwischen Grundfolie (10) und Rahmenfolie (13) erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der Folienschwächung (26) die Grundfolie (10) und die Rahmenfolie (13) aufeinander gelegt werden und/oder miteinander verbunden, insbesondere verschweißt, werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verbinden von Grundfolie (10) und Rahmenfolie (13) die Membran (12) in den freien Bereich (17) eingelegt wird und/oder anschließend eine Deckfolie (15) auf die Rahmenfolie (13) gefaltet und/oder anschließend verbunden wird und/oder aneinander angrenzende Ventile (8) voneinander getrennt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (12) über zumindest eine Verbindungsstelle (22) mit einer umliegenden Folie (20) verbunden ist, wobei die umliegende Folie (20) auf der einen Seite mit der Grundfolie (10) und auf der anderen Seite mit der Rahmenfolie (13) fest verbunden wird, insbesondere verschweißt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufbringen der umliegenden Folie (20) mit verbundener Membran (12) auf der Grundfolie (10) das Fluid zwischen Grundfolie (10) und Membran (12) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Deckfolie (15) auf die Rahmenfolie (13) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Ventile (8) voneinander getrennt werden, insbesondere erst in einer Verpackungsmaschine, die das Ventil (8) auf den Verpackungsbehälter anbringt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Grundfolie (10) und/oder Rahmenfolie (13) und/oder Deckfolie (15) Polypropylen, PP-EVOH-PP, OPP, PET, Polyolefine oder aus Kunststoff, vorzugsweise aus nachwachsenden Rohstoffen oder biologisch abbaubaren Kunststoffen, verwendet wird.