DE10323600A1 - Flexibler Beutel für Getränke und dergleichen und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen flexiblen Beutel für Getränke mit wenigstens einem zwischen zwei freien Kanten des Beutels eingeschweißten Verschluss, wobei der zwischen die beiden Kanten eingeschweißte Körper des Verschlusses zumindest abschnittsweise kegelstumpfförmig ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Beutels, bei dem der Verschluss vor Abschluss der Verschweißung in Richtung des Beutelinnenraums gedrückt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen flexiblen Beutel für Getränke, Lebensmittel, Tierfutter und dergleichen, mit wenigstens einem zwischen zwei freien Kanten des Beutels eingeschweißten Verschluss. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Beutels, wobei der Verschluss insbesondere mittels Ultraschall mit den freien Kanten des Beutels verschweißt wird.
  • 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 des Beutels (pouch) ein Verschluss (spoud) eingeschweißt, welcher einen 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.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Beutel und/oder ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Beutels bereitzustellen, welcher einen Verschluss aufweist, der eine größere Sicherheit hinsichtlich der Dichtigkeit bietet und der einfacher herstellbar ist.
  • Diese Aufgabe wird bei einem flexiblen Beutel für Getränke, Lebensmittel, Tierfutter und dergleichen dadurch gelöst, dass der zwischen die beiden Kanten eingeschweißte Körper des Verschlusses zumindest abschnittsweise kegelstumpfförmig ausgebildet ist.
  • Die Kegelstumpfform des einzuschweißenden Körpers des Verschlusses bietet die Möglichkeit, dass durch axiale Verlagerung des Körpers die Anpresskraft des Körpers an die anzuschweißenden Wände variiert und somit auf einen gewünschten Wert eingestellt werden kann. Dabei kann der einzuschweißende Körper mittels Ultraschall oder Warmverformung eingeschweißt werden.
  • Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass sich der Körper in Richtung des Behälterinnenraums verjüngt. Wird der Verschluss nach dem Erweichen des Kunststoffes, das heißt nach dem Energieeintrag in Richtung auf den Behälterinnenraum bewegt, dann wird er an die Innenseiten der freien Kanten des Beutels gedrückt. Toleranzunterschiede können somit relativ einfach ausgeglichen werden.
  • Bei einem ersten Ausführungsbeispiel weist der Körper einen kreisrunden Querschnitt auf. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel besitzt der Körper einen im Wesentlichen elliptischen Querschnitt, wobei die Enden flügelartig auslaufen können. Unabhängig vom Querschnitt des Körpers des Verschlusses läuft dieser jedoch erfindungsgemäß kegelstumpfförmig zu, so dass dieser durch eine Axialbewegung an die Kanten des Beutels angedrückt werden kann.
  • Eine optimale Anlage des Körpers an die Innenflächen der Kanten und eine optimale Abdichtung des Beutelinnenraums gegenüber der Umgebung wird dadurch erreicht, dass der Körper mit einer oder mehreren Umfangswülsten versehen ist. Die Anpresskraft konzentriert sich demnach auf die Scheitellinien der Umfangswülste, die insbesondere einen teilkreisförmigen oder spitz zulaufenden Querschnitt aufweisen. Das Anpressen bewirkt eine Materialverdrängung im Bereich der Scheitellinien der Umfangswülste, so dass geringe Unebenheiten ausgeglichen werden können.
  • Um verdrängtes Material aufnehmen zu können beziehungsweise um Unebenheiten ausgleichen zu können, sind die Umfangswülste erfindungsgemäß mit Abstand zueinander angeordnet. In den zwischen den Umfangswülsten sich befindenden Freiraum kann Material verdrängt werden, was auch den Vorteil hat, dass der Konuswinkel des Körpers geringfügig vom Konuswinkel der die Kanten des Beutels aufnehmenden Werkzeuge, wie Sonotrode und Amboss, abweichen kann. Durch Materialverdrängung am Körper der Verschlusses wird dessen Winkel an den Werkzeugwinkel angeglichen. Dadurch können Toleranzen bei der Herstellung des Verschlusses oder ein transportbedingter Versatz problemlos ausgeglichen werden.
  • Erfindungsgemäß besteht der Verschluss oder zumindest der Körper des Verschlusses aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere aus Polyethylen (PE). Polyethylen hat den wesentlichen Vorteil, dass es sehr gut mit Ultraschall bearbeitbar ist und sich gegenüber Lebensmittel neutral verhält. Außerdem ist die Entsorgung von Polyethylen auch zusammen mit dem Beutel problemlos möglich.
  • Um den Verschluss axial bewegen zu können, weist dieser eine Angriffsfläche z.B. für eine Ultraschallsonortode oder einen Amboss auf. Über diese Angriffsfläche kann Ultraschall- oder Wärmeenergie in den Verschluss eingeleitet werden, so dass dieser nicht nur passiv, d.h. über die freien Kanten des Beutels, sondern auch aktiv plastifiziert wird.
  • Nach dem Plastifizieren wird der Verschluss über die Angriffsfläche, an welchem das Werkzeug anliegt, in Richtung des Beutels verschoben, so dass der Körper des Verschlusses auch während des Anpressvorganges noch mit Ultraschall- oder Wärmeenergie versorgt werden kann.
  • Die eingangs gestellte Aufgabe wird auch mit einem Verfahren zur Herstellung eines Beutels mit den oben genannten Merkmalen gelöst, wobei der Verschluss mittels Ultraschall oder Wärmeenergie mit den freien Kanten des Beutels verschweißt wird, und der Verschluss vor Abschluss der Verschweißung in Richtung des Beutelinnenraums und dadurch auf die Innenfläche der Kanten gedrückt wird.
  • Bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren werden, wie bereits oben erläutert, Bereiche der Oberfläche des Körpers mittels Ultraschall oder direkten Wärmeeintrag plastifiziert und der Verschluss wird anschließend gegen die Innenflächen der Kanten gedrückt. Im Unterschied zum Stand der Technik, bei welchem mehrere, enger werdende Werkzeuge verwendet werden müssen, wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung lediglich ein einziges Werkzeug benötigt, wodurch Toleranzunterschiede ausgeglichen werden, und die innige Verbindung des Körpers des Verschlusses mit den Rändern dadurch erzielt wird, dass der Verschluss verschoben, das heißt in Richtung auf die Innenflächen der Kanten, gedrückt wird.
  • Diese Verlagerung kann über eine vorgegebene Wegstrecke oder über eine vorgegebene Kraft erfolgen. So kann zum Beispiel der Verschluss um 0,01 bis 0,5 mm axial verschoben werden, wobei bei einem Kegelwinkel von 6° bis 10°, insbesondere 6°, ein entsprechender Druck auf die seitlich anliegenden Kanten bewirkt wird.
  • 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 schematische Darstellung einer Seitenansicht eines Beutels mit einzuschweißendem Verschluss;
  • 2 eine Draufsicht auf die Anordnung gemäß 1 mit seitlich angesetzten Werkzeugen;
  • 3 einen Schnitt III-III gemäß 2; und
  • 4 die Ansicht gemäß 3 mit verschobenem Verschluss.
  • Die 1 zeigt in perspektivischer Darstellung und schematisch einen insgesamt mit 10 bezeichneten Beutel, bestehend aus einer Kunststofffolie oder einem Laminat mit einer Kunststofffolie, in dessen Oberseite 12 ein Verschluss 14 derart einzuschweißen ist, dass dieser zwischen die beiden Kanten 16 und 18 zu liegen kommt, so dass die Innenflächen 20 der Kanten 16 und 18 am Körper 22 des Verschlusses 14 zu liegen kommen. Der Körper 22 des Verschlusses 14 ist im Wesentlichen kegelstumpfförmig ausgebildet, und endet an seiner Oberseite in einem Ansatz 24, auf welchen ein (nicht dargestellter) Verschlussdeckel aufclipsbar, aufschraubbar oder anderweitig befestigbar ist.
  • Der Körper 22 des Verschlusses 14 weist an seiner Außenseite Umfangswülste 26 auf, die der Einfachheit halber lediglich am in den 1 und 3 dargestellten Verschluss 14 wiedergegeben sind.
  • In der 2 ist die Ansicht in Richtung des Pfeils II gemäß 1 wiedergegeben, wobei der Verschluss 14 in den Beutel 10, das heißt zwischen die beiden Kanten 16 und 18 derart eingesetzt worden ist, dass die Innenflächen 20 dieser Kanten 16 und 18 am Körper 22 des Verschlusses 14 anliegen. Außerdem sind in der 2 ein erstes Werkzeug 28 (Sonotrode oder Amboss) und ein zweites Werkzeug 30 wiedergegeben, mit welchen die Kanten 16 und 18 an den Körper 22 des Verschlusses 14 angedrückt werden.
  • Dabei kann bei einer ersten Ausführungsform das Werkzeug 28 als Sonotrode oder als Amboss und das Werkzeug 30 als Sonotrode ausgeführt sein. Bei einer anderen Ausführungsform können beide Werkzeuge 28 und 30 als Sonotrode ausgeführt sein, wobei dann das den Verschluss 14 haltende Werkzeug 32, welches in den 3 und 4 wiedergegeben ist, als Sonotrode oder als Amboss ausgeführt ist.
  • Die Werkzeuge 28 und 30 weisen eine hohlkegelförmige Ausnehmung 34 auf, die ebenfalls deutlich in den 3 und 4 erkennbar ist. Der Kegelwinkel der Ausnehmung 34 entspricht weitestgehend dem Kegelwinkel des Körpers 22 des Verschlusses 14.
  • In 3 ist der Verschluss 14 so weit zwischen die beiden Kanten 16 und 18 eingeschoben, dass die Umfangswülste 26 an den Innenflächen 20 der Kanten 16 und 18 anliegen und die Kanten 16 und 18 ihrerseits an den Flächen der Ausnehmungen 34 der Werkzeuge und 30 zu liegen kommen. Sodann wird über die Werkzeuge 28, 30 und/oder 32 Ultraschallenergie in die Kanten 16 und 18 und gegebenenfalls in den Verschluss 14 eingeleitet, so dass die Kanten 16 und 18 in den Bereichen 36 und 38 miteinander verschweißen und im Bereich des Verschlusses 14 die Umfangswülste 26 und die Kanten 16 und 18 plastifizieren. Anschließend wird das Werkzeug 32 in Richtung des Pfeils 40 (4) bewegt und dadurch der Verschluss 14 weiter in die Ausnehmung 34 der beiden Werkzeuge 28 und 30 hineingedrückt, so dass die Umfangswülste 26 des Körpers 22 mit hoher Kraft gegen die Innenflächen 20 der beiden Kanten 16 und 18 gedrückt werden. Hierdurch wird eine innige Verbindung des Körpers 22 mit den Kanten 16 und 18 geschaffen, die nicht nur mechanisch äußerst stabil, sondern auch dicht gegenüber Fluiden ist, die sich im Beutelinnenraum 42 befinden. Das Werkzeug 32 wird dabei um eine vorgegebene Wegstrecke 44 oder mittels einer vorgegebenen Kraft, die in Richtung des Pfeils 40 wirkt, bewegt. Durch das Eindrücken des Verschlusses 14, was über das Werkzeug 32, welches an einer Angriffsfläche 46 des Körpers 22 erfolgt, werden Toleranzen ausgeglichen und der gesamte Schweißvorgang kann mittels eines einzigen, aus den Werkzeugen 28, 30 und 32 bestehenden Werkzeugsatzes erfolgen, ohne dass enger werdende Werkzeuge verwendet und mehrere Arbeitsschritte hintereinander ausgeführt werden müssten.

Claims (15)

  1. Flexibler Beutel (10) für Getränke, Lebensmittel, Tierfutter und dergleichen, mit wenigstens einem zwischen zwei freien Kanten (16, 18) des Beutels (10) eingeschweißten Verschluss (14), dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen die beiden Kanten (6, 18) eingeschweißte Körper (22) des Verschlusses (14) zumindest abschnittsweise kegelstumpfförmig ausgebildet ist.
  2. Beutel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Körper (22) in Richtung des Behälterinnenraums (42) verjüngt.
  3. Beutel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (22) einen kreisrunden Querschnitt aufweist.
  4. Beutel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (22) einen im Wesentlichen elliptischen Querschnitt aufweist.
  5. Beutel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (22) mit einer oder mehreren Umfangswülsten (26) versehen ist.
  6. Beutel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangswülste (26) einen teilkreisförmigen Querschnitt aufweisen.
  7. Beutel nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangswülste (26) mit Abstand zueinander angeordnet ist.
  8. Beutel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss (14) oder zumindest der Körper (22) aus thermoplastischem Kunststoff, insbesondere aus Polyethylen (PE), besteht.
  9. Beutel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss (22) eine Angriffsfläche (46) für eine Ultraschallsonotrode oder einen Amboss z.B. für einen Wärmestempel aufweist.
  10. Beutel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass über die Angriffsfläche (46) Ultraschallenergie oder Wärmeenergie in den Verschluss (14) einleitbar ist.
  11. Beutel nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss (14) über die Angriffsfläche (46) in Richtung des Beutels (10) verschiebbar ist.
  12. Verfahren zur Herstellung eines Beutels (10) mit den Merkmalen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verschluss (14) insbesondere mittels Ultraschall oder durch Wärmeeintrag mit den freien Kanten (16, 18) des Beutels (10) verschweißt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss (14) vor Abschluss der Verschweißung in Richtung des Beutelinnenraums (42) und dadurch auf die Innenflächen (20) der Kanten (16, 18) gedrückt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mittels Ultraschall oder durch Wärmeeintrag Bereiche der Oberfläche des Körpers (22) plastifiziert werden und der Verschluss (14) anschließend gegen die Innenflächen (20) der Kanten (16, 18) gedrückt wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss (14) für eine vorgegebene Wegstrecke in Richtung des Beutelinnenraumes (42) gedrückt wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss (14) mittels einer vorgegebenen Kraft in Richtung des Beutelinnenraumes (42) gedrückt wird.
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