DE10204968A1 - Behälter zum Befüllen mit einer Flüssigkeit, Verfahren zum Herstellen eines derartigen Behälters und Schweißwerkzeug zum Durchführen des Herstellungsverfahrens - Google Patents

Behälter zum Befüllen mit einer Flüssigkeit, Verfahren zum Herstellen eines derartigen Behälters und Schweißwerkzeug zum Durchführen des Herstellungsverfahrens

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Claus Haupert
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Fresenius Medical Care Deutschland GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Behälter zum Befüllen mit einer Flüssigkeit, bestehend aus miteinander verbundenen Flächenelementen aus dünnschichtigem Material, wobei der Innenbereich des Behälters zumindest in Teilbereichen durch eine Begrenzung gebildet wird. Sie betrifft weiterhin ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Behälters sowie ein Schweißwerkzeug zum Durchführen des Herstellungsverfahrens. DOLLAR A Um einen Behälter gemäß dem Oberbegriff zu schaffen, der eine hohe Fallfestigkeit aufweist, wird im Rahmen der Erfindung vorgeschlagen, daß in etwa parallel zu der Begrenzung zu dem Innenbereich des Behälters hin eine leichte trennbare Peelnaht angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Behälter zum Befüllen mit einer Flüssigkeit, bestehend aus miteinander verbundenen Flächenelementen aus dünnschichtigem Material, wobei der Innenbereich des Behälters zumindest in Teilbereichen eine Begrenzung aufweist. Sie betrifft weiterhin ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Behälters sowie ein Schweißwerkzeug zum Durchführen des Herstellungsverfahrens.
  • Ein Behälter gemäß dem Oberbegriff ist beispielsweise aus der WO 95/26177 bekannt. Dort wird ein Beutel beschrieben, der aus einer polymeren Mehrschichtfolie in Schlauchform besteht und dessen Beutelkammern oben und unten durch Schweißnähte im Außenrandbereich gebildet werden. Die hierfür verwendete Mehrschichtfolie ist so ausgebildet, daß sie bei einer ersten Schweißtemperatur eine peelfähige Verbindung und bei einer zweiten, höheren Schweißtemperatur eine feste Verbindung eingeht, was es ermöglicht, die durch eine Peelnaht gebildete Trennung zwischen einzelnen Kammern eines Mehrkammerbeutels aufzuheben und die in den einzelnen Kammern enthaltenen Flüssigkeiten zu mischen. Derartige Beutel werden insbesondere als Behälter für medizinische Flüssigkeiten verwendet.
  • Behälter zum Befüllen mit einer Flüssigkeit, bestehend aus miteinander verbundenen Flächenelementen aus dünnschichtigem Material (z. B. in Form von Schlauchfolien), wobei der Innenbereich des Behälters durch eine Begrenzung (z. B. eine Begrenzungsnaht oder durch Knickstellen der Folie) gebildet wird, werden aus zahlreichen Materialien, insbesondere jedoch Polymeren und Metallfolien hergestellt, und in vielen Bereichen verwendet, z. B. als Behälter für Getränke, flüssige Lebensmittel oder feste Lebensmittel in einer Konservierungsflüssigkeit (z. B. eingelegte Oliven). Die Begrenzungsnaht wird in der Regel entweder durch Verschweißen oder durch Verkleben der dünnschichtigen Flächenelementen hergestellt.
  • In allen diesen Bereichen, insbesondere jedoch im Bereich der medizinischen Anwendungen ist es von großer Bedeutung, daß der Behälter eine ausreichende Fallfestigkeit aufweist, wobei im medizinischen Bereich beispielsweiese der Behälter beim Fall aus 2 m Höhe nicht aufplatzen sollte. Beim Aufprall auf den Boden werden die Nähte des Behälters starken Druckstößen ausgesetzt, die oftmals die Tragfähigkeit übersteigen und zum Versagen der Nähte führen.
  • Eine Probenpackung beispielsweise für kosmetische Proben, die durch zwei über eine Peelnaht verbundene Flächenelemente gebildet ist, ist beispielsweise aus der WO 98/56568 bekannt.
  • Die WO 01/80806 beschreibt einen Behälter zum Aufbewahren von Flüssigkeiten, wobei in einem unteren Bereich, der zum oberen Bereich des Behälters hin durch eine weiche Trennwand abgetrennt ist, die Flüssigkeit aufbewahrt wird, und wobei die Trennwand beim Herunterfallen des Behälters nicht zerstört wird.
  • Aus der DE 197 37 471 A1 ist eine Heizeinrichtung, insbesondere für Geräte zum thermischen Bearbeiten von Folien, bekannt, mit der ein Wärmeimpuls mit steilen Aufheiz- und Abkühlflanken erzeugbar ist. Dies wird dadurch erreicht, daß auf einem Metallsubstrat mit zugeordneter Kühlvorrichtung eine elektrisch isolierende Schicht vorgesehen wird, auf der mindestens eine Dickschichtleiterbahn als Heizleiter aufgebracht ist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen Behälter gemäß dem Oberbegriff zu schaffen, der eine hohe Fallfestigkeit aufweist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in etwa parallel zu der Begrenzung zu dem Innenbereich des Behälters hin eine leichter trennbare Peelnaht angeordnet ist.
  • Die Peelnaht, die unmittelbar neben der Begrenzung oder von dieser beabstandet angeordnet sein kann, nimmt Druckstöße auf und reißt bei Stoßwellen entsprechender Stärke, wobei sie Energie absorbiert und somit den Druck auf die dahinter angeordnete Begrenzung (gleich ob diese durch eine Knickstelle der Folie, durch Verschweißen, Kleben oder auf andere Weise gebildet wurde) mindert. Durch das Vorsehen mehrerer Peelnähte oder einer entsprechend breiten Peelnaht vor der Begrenzung kann auch bei wiederholtem Aufprall des Behälters jeweils die Begrenzung durch das kontrollierte Aufreißen einer Peelnaht geschont werden. Die Belastbarkeit des Behälters durch Stoßkräfte, wie sie insbesondere beim Aufprall auftreten, wird auf diese Weise deutlich erhöht, je nach Konstellation sogar verdoppelt. Ist dies nicht erforderlich, kann bei gleichbleibender Fallbelastbarkeit die eingesetzte Materialstärke der Flächenelemente reduziert werden und dadurch Materialkosten eingespart werden.
  • Die Schälkraft der Peelnaht muß auf die jeweilige Anwendung und Form des Behälters, das Material der Flächenelemente und die Verbindungsart der Flächenelemente abgestimmt werden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Kerbeinflüsse von der eigentlichen Schweißnaht auf die Folie durch das Vorsehen einer Peelnaht deutlich reduziert werden. Der erfindungsgemäße Behälter ist für alle Flüssigkeiten bzw. in Flüssigkeiten gelagerte Feststoffe verwendbar.
  • Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Begrenzung als Begrenzungsnaht ausgebildet ist.
  • Diese Art der Begrenzung ist durch Schweißen oder Kleben leicht herstellbar. Aus einer Schlauchfolie mittels einer oberen und einer unteren Begrenzungsnaht ein flüssigkeitsdichter Behälter erstellt werden. Ebenso kann aus zwei übereinandergelegten Flächenelementen durch Erstellen von Begrenzungsnähten ein Behälter erstellt werden.
  • Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß die Peelnaht 1 bis 20 mm breit ist.
  • Im Rahmen von Versuchen hat sich gezeigt, daß bereits bei 1 mm Breite der Peelnaht eine Schutzwirkung für die Begrenzung feststellbar ist. Je nach Anwendung und Zahl der Peelnähte sowie der erforderlichen Behältergröße kann der Abstand zwischen Peelnaht und Begrenzung in einem großen Bereich variiert werden.
  • Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß der Behälter aus polymerem Material besteht.
  • Polymeres Material eignet sich aufgrund der geringen Materialkosten und der guten Schweißbarkeit für zahlreiche Anwendungsfälle.
  • Eine Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß die Flächenelemente durch Verschweißen miteinander verbunden sind.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung geht das polymere Material bei einer ersten Schweißtemperatur eine peelfähige Verbindung und bei einer zweiten, höheren Schweißtemperatur eine feste Verbindung ein.
  • Mit einem derartigen Material können in einem Arbeitsgang Schweißnähte von unterschiedlicher Festigkeit hergestellt werden.
  • Es ist vorteilhaft, daß das polymere Material eine polymere Mehrschichtfolie mit zwei oder mehr Schichten ist.
  • Es ist zwar auch eine Monofolie denkbar, mit Mehrschichtfolien können jedoch zahlreiche Kriterien erfüllt werden, z. B. Gasdundurchlässigkeit, Sterilisierbarkeit, Biokompatibilität, geringe Herstellkosten, etc.
  • Weiterhin ist vorgesehen, daß die Peelnaht entlang ihres Verlaufs Unterbrechungen aufweist, wohingegen die Begrenzung durchgehend ausgebildet ist.
  • Auch dies stellt eine Möglichkeit dar, in einem Arbeitsgang Nähte verschiedener Festigkeit herzustellen, gleich ob es sich um Schweiß- oder um Klebenähte handelt.
  • Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Flächenelemente durch Verkleben miteinander verbunden sind.
  • Im Rahmen der Erfindung liegt auch ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Behälters, wobei der Behälter durch das Verbinden von Flächenelementen aus dünnschichtigem Material hergestellt wird, und der Innenbereich des Behälters zumindest in Teilbereichen eine Begrenzung aufweist, wobei in etwa parallel zu der Begrenzung zu dem Innenbereich des Behälters hin eine leichter trennbare Peelnaht angeordnet ist.
  • Hierbei ist es vorteilhaft, daß die Begrenzung als Begrenzungsnaht ausgebildet ist. Weiterhin liegt im Rahmen der Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Behälters, wobei die Begrenzungsnaht und die Peelnaht gleichzeitig über ein Schweißwerkzeug mit asymmetrischem Temperaturverlauf quer zur Nahtrichtung aufgebracht werden, wobei die Peelnaht mit einer geringeren Temperatur aufgebracht wird als die Begrenzungsnaht.
  • Ebenso ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Begrenzungsnaht und die Peelnaht gleichzeitig über ein Schweißwerkzeug aufgebracht werden, wobei das Schweißwerkzeug entlang dem Verlauf der Peelnaht Unterbrechungen aufweist.
  • Im Rahmen der Erfindung liegt weiterhin ein Schweißwerkzeug zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei das Schweißwerkzeug einen asymmetrischem Temperaturverlauf quer zur Nahtrichtung aufweist.
  • Ebenso ist zu der Erfindung ein Schweißwerkzeug zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens gehörig, das entlang dem Verlauf der Peelnaht Unterbrechungen der Heizschicht aufweist.
  • Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen
  • Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Behälter,
  • Fig. 2a und Fig. 2b ein herkömmliches Schweißwerkzeug für die Herstellung von derartigen Behältern sowie der damit erzielte Temperaturverlauf quer zur Nahtrichtung,
  • Fig. 3 ein erfindungsgemäßes Schweißwerkzeug für die Herstellung von derartigen Behältern sowie der damit erzielte Temperaturverlauf quer zur Nahtrichtung.
  • Der in Fig. 1 dargestellte Behälter 1 besteht aus zwei miteinander verbundenen Flächenelementen aus dünnschichtigem Material, im vorliegenden Beispiel einer schlauchförmigen polymeren Mehrschichtfolie, die bei einer ersten Temperatur eine peelfähige Verbindung und bei einer zweiten, höheren Temperatur eine feste Verbindung eingeht. Es sind jedoch grundsätzlich beliebige andere dünnschichtige Materialien und Verbindungstechniken möglich, z. B. auch miteinander verklebte Metallbahnen.
  • Der zur Aufnahme einer Flüssigkeit dienende Innenbereich 2 des Behälters 1 weist einen Stutzen 3 auf und wird aus einer schlauchförmigen Folie durch jeweils eine Begrenzungsnaht 4 im oberen und im unteren Bereich des Behälters 1 gebildet. Weiterhin ist eine Aufhängevorrichtung 5 vorgesehen.
  • In etwa parallel zu der Begrenzungsnaht 4 ist zum Innenbereich des Behälters 1 hin eine etwa 1 bis 20 mm breite Peelnaht 6 angeordnet, die leichter trennbar ist als die Begrenzungsnaht 4. Ob und mit welcher Distanz zwischen Begrenzungsnaht 4 und Peelnaht 6 ein Abstand vorliegt, ergibt sich aus der jeweiligen Anwendung, der Behältergröße, dem erforderlichen Volumen und der Anzahl der Peelnähte 6. Es ist durchaus möglich, mehrere parallele Peelnähte 6 vorzusehen, um eine höhere Fallsicherheit bzw. eine Sicherheit gegen mehrmaligen Aufprall zu erreichen. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ergibt bereits bei einer Breite der Peelnaht 6 von nur 1 mm eine signifikante Steigerung der Fallfestigkeit, so daß der zusätzliche Platzbedarf ausgesprochen gering ist.
  • Statt der durch unterschiedliche Schweißtemperaturen in ihrer Festigkeit unterschiedlichen Nähte können auch Nähte vorgesehen sein, bei denen die Begrenzungsnaht 4 durchgehend ausgebildet ist und die Peelnaht 6 entlang ihres Verlaufs Unterbrechungen aufweist, wobei die Unterbrechungen so klein sein können, daß dennoch kein Flüssigkeitsdurchtritt erfolgt.
  • Durch das Vorsehen von Peelnähten wird es möglich, einen Teil des Druckstoßes, wie er bei einem Aufprall des Behälters auftritt, durch das kontrollierte Aufreißen der Peelnaht 6 zu adsorbieren und die bezüglich des Druckstoßes dahinter liegende Begrenzungsnaht 4 zu schonen. Hierdurch wird die Fallfestigkeit des Behälters deutlich erhöht; in Versuchen konnte eine Verdoppelung der Fallfestigkeit festgestellt werden. Alternativ ist es selbstverständlich möglich, bei gleicher Fallfestigkeit die Stärke der Materialbahnen zu reduzieren, womit Material eingespart werden kann.
  • In Fig. 2a ist ein Werkzeug 7 dargestellt, wie es herkömmlich zum Erstellen der Begrenzungsnähte 4 verwendet wird. Auf einem Metallsubstrat 8 mit zugeordneter Kühlvorrichtung wird eine elektrisch isolierende Keramikschicht 9 vorgesehen, auf der (teilweise unter Zwischenschaltung von Isolationsschichten 13) wiederum mindestens eine Dickschichtleiterbahn 10 als Heizleiter aufgebracht ist. Aus Fig. 2 ist deutlich zu entnehmen, daß der Aufbau der Heizschicht quer zur Nahtrichtung (Pfeil) symmetrisch ist. Der Temperaturverlauf quer zur Nahtrichtung (Fig. 2b) ist somit ebenfalls weitgehend symmetrisch.
  • Bei dem in Fig. 3a dargestellten erfindungsgemäßen Werkzeug ist dies nicht der Fall. Dort ist ein erster Bereich 11 vorgesehen, mit dem die Begrenzungsnaht 4 erstellt wird und an den sich ein zweiter Bereich 12 anschließt, mit dem aufgrund der geringeren Schweißtemperaturen (siehe Temperaturverlauf in Fig. 3b) eine Peelnaht 6 erstellt wird. Der gestaffelte Aufbau der Dickschichtleiterbahnen 10 mit dazwischen angeordneten Isolationsschichten 13 läßt das Einstellen von fast beliebigen Temperaturen und Nahtbreiten im Bereich der Schweißnähte 4, 6 zu. Je nach Ausgestaltung der Dickschichtleiterbahnen 10, dem Vorliegen bzw. der Anordnung von Isolationsschichten 13 kann die Schälkraft der Peelnaht 6 auf das verwendete Material und die jeweilige Anwendung des Behälters 1 abgestimmt werden.
  • Entsprechendes gilt auch für Klebeverbindungen beim Herstellen von Flüssigkeitsbehältern. Auch dort kann vor der eigentlichen Begrenzungsnaht eine leichter lösbare Peelnaht vorgesehen werden, z. B. durch das Vorsehen von Unterbrechungen entlang des Verlaufes der Peelnaht oder aber durch Verwendung unterschiedlicher Klebstoffe, so daß auch hier bei Auftreten eines Druckstoßes ein kontrolliertes Aufreißen der Peelnaht erfolgt, bei dem zumindest ein Teil des Druckstoßes absorbiert wird, so daß die dahinter liegende Begrenzungsnaht nur noch mit einem verminderten Druckstoß belastet wird.

Claims (15)

1. Behälter zum Befüllen mit einer Flüssigkeit, bestehend aus durch miteinander verbundenen Flächenelementen aus dünnschichtigem Material, wobei der Innenbereich des Behälters zumindest in Teilbereichen eine Begrenzung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in etwa parallel zu der Begrenzung (4) zu dem Innenbereich (2) des Behälters (1) hin eine leichter trennbare Peelnaht (6) angeordnet ist.
2. Behälter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzung (4) als Begrenzungsnaht (4) ausgebildet ist.
3. Behälter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Peelnaht (6) 1 bis 20 mm breit ist.
4. Behälter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) aus polymerem Material besteht.
5. Behälter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenelemente durch Verschweißen miteinander verbunden sind.
6. Behälter gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Material bei einer ersten Schweißtemperatur eine peelfähige Verbindung und bei einer zweiten, höheren Schweißtemperatur eine feste Verbindung eingeht.
7. Behälter gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Material eine polymere Mehrschichtfolie mit zwei oder mehr Schichten ist.
8. Behälter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Peelnaht (6) entlang ihres Verlaufs Unterbrechungen aufweist, wohingegen die Begrenzung (4) durchgehend ausgebildet ist.
9. Behälter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenelemente durch Verkleben miteinander verbunden sind.
10. Verfahren zum Herstellen eines Behälters gemäß den Ansprüchen 1 bis 9, wobei der Behälter durch das Verbinden von Flächenelementen aus dünnschichtigem Material hergestellt wird, wobei der Innenbereich des Behälters zumindest in Teilbereichen eine Begrenzung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in etwa parallel zu der Begrenzung (4) zu dem Innenbereich (2) des Behälters (1) hin eine leichter trennbare Peelnaht (6) angeordnet ist.
11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzung (4) als Begrenzungsnaht (4) ausgebildet ist.
12. Verfahren zum Herstellen eines Behälters gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsnaht (4) und die Peelnaht (6) gleichzeitig über ein Schweißwerkzeug (7) mit asymmetrischem Temperaturverlauf quer zur Nahtrichtung aufgebracht werden, wobei die Peelnaht (6) mit einer geringeren Temperatur aufgebracht wird als die Begrenzungsnaht (4).
13. Verfahren zum Herstellen eines Behälters gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsnaht (4) und die Peelnaht (6) gleichzeitig über ein Schweißwerkzeug (7) aufgebracht werden, wobei das Schweißwerkzeug (7) entlang dem Verlauf der Peelnaht (6) Unterbrechungen aufweist.
14. Schweißwerkzeug zum Durchführen des Verfahrens gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Schweißwerkzeug (7) einen asymmetrischem Temperaturverlauf quer zur Nahtrichtung aufweist.
15. Schweißwerkzeug zum Durchführen des Verfahrens gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Schweißwerkzeug (7) entlang dem Verlauf der Peelnaht Unterbrechungen der Heizschicht aufweist.
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