DE19505300A1 - Standfeste Tüte - Google Patents
Standfeste TüteInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
- B65B1/00—Packaging fluent solid material, e.g. powders, granular or loose fibrous material, loose masses of small articles, in individual containers or receptacles, e.g. bags, sacks, boxes, cartons, cans, or jars
- B65B1/02—Machines characterised by the incorporation of means for making the containers or receptacles
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Making Paper Articles (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen, Füllen und
Verschließen einer Verpackungstüte sowie die hierfür geeignete
Verpackungstüte.
Eine Vielzahl von Verbrauchsgütern, insbesondere Lebensmitteln,
werden in Tüten abgepackt, wobei das Herstellen der Tüten,
deren Befüllung und Verschließen maschinell erfolgt.
Als Tütenmaterial wird dabei sehr häufig reines Papier oder
beschichtetes Papier verwendet.
Die zum Befüllen verwendeten Tüten können dabei entweder
separat vor dem Befüllvorgang in einer eigenen Anlage, meist von
einem spezialisierten Tütenhersteller, hergestellt und in die
Anlage zum Befüllen und Verschließen eingegeben werden, oder
die Tüten werden online, also in der der Abfüllstation unmittelbar
vorgeschalteten Anlage, just-in-time aus Flächenmaterial von der
Rolle hergestellt und anschließend gefüllt, verschlossen und
weiterverpackt.
Dabei unterscheiden sich die Vielzahl der verwendeten
Tütenarten vor allem in der Exaktheit und Beständigkeit ihrer
Form, vor allem im Bodenbereich, und damit auch hinsichtlich
ihrer späteren Standfestigkeit und Formhaltigkeit nach dem
Öffnen und mehrmaligen Wiederverschließen von Hand, wie es
bei dem langsamen Aufbrauch des beinhalteten Gutes in der
Regel der Fall ist.
Je nach Art des abzufüllenden Gutes ist es vor allem bei
stapelbaren, jedoch in sich wenig formbeständigen
Einzelprodukten für einen reibungslosen Füllprozeß sinnvoll, eine
hohe Formbeständigkeit der Verpackungstüte, vor allem in ihrem
Bodenbereich, zu erzielen.
Bisher wurde eine hohe Formbeständigkeit und Maßgenauigkeit
im unteren Bereich der Tüte vor allem durch eine komplizierte und
exakte, mehrfach überlappende Verklebung im Bodenbereich,
beispielsweise durch separat aufgeklebte Bodenverstärkungen
etc. erreicht. Derartige, formstabile und exakt entlang ihrer
Längskanten etc. gefaltete Tüten werden bisher in separaten
Herstellungsstraßen für solche Tüten erstellt, an den Abfüllort
geliefert, und dort in die Abfüll- und Verpackungsanlage
eingeführt, da eine just-in-time-Erstellung aufgrund der
Komplexität der Tütenherstellung mit der gleichen Taktzeit wie
der Abfüllprozeß nicht möglich ist, und der Parallelbetrieb
mehrerer solcher sehr teuren Tütenherstellungsstraßen
wirtschaftlich nicht lohnenswert ist.
Die online mit dem Abfüll- und Verpackungsvorgang aus Papier
von der Rolle hergestellten Tüten besitzen dagegen in der Regel
eine unterhalb des Bodens der Tüte ausgebildete und umgeklebte
Finne, die den Verschluß des Tütenschlauches darstellt, die aber
der Exaktheit und Beständigkeit des Tütenbodens eher
abträglich ist.
Es ist daher die Aufgabe gemäß der vorliegenden Erfindung, ein
Verfahren zum Herstellen, Befüllen und Verschließen von
Verpackungstüten sowie eine hierfür geeignete Tüte zu schaffen,
wobei trotz exakter Formgebung und hoher Formbeständigkeit
der Verpackungstüte vor allem in deren Bodenbereich eine
Online-Herstellung der Tüten mit geringem technischen und finanziellen
Aufwand aus Flächenmaterial von der Rolle vor dem Abfüll- und
weiterem Verpackungsprozeß möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des
Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben
sich aus den Unteransprüchen.
Die Herstellung aus einem flexiblen, aber i.d.R. nicht dehnbaren
Flächenmaterial - im folgenden wird der Einfachheit halber von
der konkreten Verwendung von Papier ausgegangen - von der
Rolle wird möglich, indem grundsätzlich die an sich bekannte
Herstellung von Tüten mittels Erstellung eines endlosen
Tütenschlauches aus dem Papierband sowie der Herstellung von
bodenseitig mittels einer Finne verschlossenen Tüten aus dem
endlosen Tütenschlauch gewählt wird.
Die exakte Formgebung und Formhaltung wird durch eine
bestimmte Art der Tütenausbildung sowie zusammenwirkende
Verfahrensschritte erreicht:
Vor dem Befüllen wird die Tüte im Bodenbereich nicht einfach auseinandergezogen oder durch das Füllmaterial auseinandergedrückt, sondern es erfolgt eine aktive Formung des Bodenbereiches mittels Stempel und Gegenstempel, wobei vor allem die Längskanten des Bodens, welche die beiden stirnseitigen Zwickel miteinander verbinden, über innerhalb der Tüte angeordnete, erhabene Falzkanten und von außen andrückenden, entsprechend geformten Vertiefungen ausgebildet werden.
Vor dem Befüllen wird die Tüte im Bodenbereich nicht einfach auseinandergezogen oder durch das Füllmaterial auseinandergedrückt, sondern es erfolgt eine aktive Formung des Bodenbereiches mittels Stempel und Gegenstempel, wobei vor allem die Längskanten des Bodens, welche die beiden stirnseitigen Zwickel miteinander verbinden, über innerhalb der Tüte angeordnete, erhabene Falzkanten und von außen andrückenden, entsprechend geformten Vertiefungen ausgebildet werden.
Weiterhin wird bei diesem Verpressen des Tütenbodens
zusätzlich unter erhöhter Temperatur des Papiers bzw. dessen
Beschichtungsmaterials gearbeitet, so daß nach dem Reduzieren
der Temperatur auf normale Umgebungstemperatur nach Beenden
des Verpressens des Bodenbereiches eine zusätzliche
Stabilisierung durch die erkaltete Beschichtung eintritt. Die dabei
erreichte Temperatur der Beschichtung bzw. des Papiers ist
niedriger als bei den einzelnen, während der Herstellung bzw.
dem Verschließen der Tüte durchgeführten, Siegelvorgängen, bei
denen die einzelnen Schichten des Papiers bzw. dessen innere
und äußere Beschichtungen miteinander verbunden werden.
Diese Versiegelungsvorgänge werden teilweise mittels der
bekannten Methode des Heißsiegelns durchgeführt, wobei
wenigstens die entsprechenden, betroffenen Beschichtungen aus
einem heißsiegelfähigen Material bestehen müssen, aber es
werden wenigstens einige der Siegelvorgänge, vorzugsweise
sogar alle Siegelvorgänge, mittels Ultraschall durchgeführt, wobei
die betroffenen Beschichtungsmaterialien bzw. das verwendete
Flächenmaterial selbst sich bei Beaufschlagung mittels Ultraschall
verbinden müssen, z. B. indem sie wenigstens teigig,
vorzugsweise sogar flüssig werden, und dadurch miteinander
verkleben, oder auch durch verstärkte Stoffdiffusion.
Zusätzlich wird die dem bodenseitigen Verschluß der
Verpackungstüte bildende und nach außen unten abstrebende
Finne vor allem bei schmalen Tüten relativ groß ausgebildet, so
daß sie nach dem Umlegen in die Ebene des Tütenbodens - bei
mittiger Anordnung der Finne im Tütenboden - im wesentlichen
eine gesamte Hälfte des Tütenbodens abdeckt und durch die
nachfolgende Verbindung mit dem Tütenboden diesen zusätzlich
stabilisiert. Auch diese Verbindung geschieht unter Verwendung
eines Gegenhalters im Inneren der Tüte, um die bereits erfolgte
Formung des Tütenbodens nicht mehr negativ zu beeinflussen.
Dabei besteht sowohl der Bodenformstempel, der zum
Verpressen des Tütenbodens ins Innere der Tüte eingeführt wird,
als auch der Gegenhalter, der beim Verbinden der umgelegten
Finne mit der Außenseite des Tütenbodens verwendet wird, aus
mehr als einem Teil, um das Einführen von der offenen
Tütenoberseite her zu erleichtern, und erst kurz vor Erreichen des
Tütenbodens diese Teile auf die tatsächlichen Abmessungen des
Tütenbodens aufzuweiten.
Vorzugsweise bestehen der Bodenformstempel und der
Gegenhalter deshalb aus zwei Teilen, die zwar in etwa fast so
lang sind wie die Länge des Tütenbodens, jedoch in der Breite der
Tüte relativ zueinander bewegt werden können. Da die
Formstempel mittels einer Mechanik von der offenen Seite der
Tüte her in diese eingefahren werden, sind beide vorzugsweise
mit den Enden eines V-förmigen Scherengestänges verbunden,
dessen Mitte mit einer auf der Mechanik montierten
Pneumatikeinheit gekoppelt ist, so daß kurz vor Erreichen der
gewünschten Endposition ein Aufspreizen des V-förmigen
Gestänges und damit ein Auseinanderbewegen der beiden Teile
des Bodenformstempels bzw. des Gegenhalters auf die Breite des
Tütenbodens erzielt wird. Ebenso kann auch zuvor der Stempel
zur Formung des Bodenbereiches realisiert sein.
Dabei werden die Seitenteile der Tüte auseinandergehalten, und
zwar vorzugsweise über auf ihrer Fläche verteilte, von außen
angreifende Saugnäpfe, wobei vorzugsweise zusätzlich der freie
obere Rand der Tüte mittels mechanischer Offenhalter in Form
gekröpfter Bleche, die in den oberen Bereich der Tüte
einschwenkbar sind, offen gehalten werden.
Dadurch wird eine Beschädigung oder Falschformung der Tüte
unter der Einwirkung der mechanischen Wirkteile vermieden.
Da die Finne - bei mittiger Anordnung bezüglich des Tütenbodens
- nach dem Umlegen die eine Hälfte des Tütenbodens möglichst
vollständig unterstützen soll, wird zwar zur Herstellung einer Tüte
aus dem endlosen Tütenschlauch der Tütenschlauch mittels einer
an sich bekannten K-Quernaht und daran anschließender K-Nähte
verschlossen. Aufgrund der einfachen Nachinnenfaltung der
Seitenbereiche der späteren Tüte bei der Herstellung des
flachgefalteten, endlosen Tütenschlauches liegen über dem
Querschnitt des flachgefalteten Tütenschlauches in dessen
mittleren Bereich zwei Lagen Papier übereinander, in den
Seitenbereichen, in denen sich die Einfaltung der Seitenteile
befindet, jedoch vier Lagen.
Um dennoch eine sichere Versiegelung und damit sehr hohe
Dichtigkeit - vorzugsweise Staubdichtigkeit und
Wasserdichtigkeit - der die Tüte nach unten abschließenden
Nähte zu erreichen, wird die K-Quernaht, die von einer
Außenkante des flachen Tütenschlauches bis zur anderen
durchgeht, nacheinander von jeder Seite des Tütenschlauches her
einmal und somit doppelt ausgeführt. Beim Siegeln der schrägen
K-Nähte, von denen ja jeweils zwei übereinander liegen wegen
des dort 4-lagig vorhandenen Papiers, wird zwischen die beiden
mittleren Papierlagen ein Trennblech eingelegt, damit nur jeweils
zwei Papierlagen über deren Innenbeschichtung miteinander
verbunden werden.
In den eingefalteten Seitenbereichen des Tütenschlauches
werden dadurch alle vier Lagen fest miteinander verbunden, auch
die beiden mittleren jeweils nach innen gefalteten Lagen der
Seitenteile gegeneinander.
Diese querverlaufende der K-Quernaht bildet jedoch nicht - wie
sonst üblich - auch das untere freie Ende der Finne, sondern
aufgrund der größeren Längsersteckung der Finne wird entlang
deren freien Endes eine weitere Quernaht angeordnet, die jedoch
nicht mehr unbedingt von beiden Seiten des Tütenschlauches und
damit doppelt ausgeführt werden muß.
Alle eben beschriebenen Nähte können dabei mittels der
herkömmlichen Technik des Heißsiegelns hergestellt werden, also
mittels i.d.R. elektrisch beheizter Siegelbacken, die direkt oder
über ein dazwischengelegtes, ein Ankleben verhinderndes
Teflonband, an der entsprechenden Position auf den flach
gefalteten Tütenschlauch für eine begrenzte Zeit aufgepreßt
wird. Zu diesem Zweck muß die innere und äußere
Beschichtung des verwendeten Papiers siegelfähig bzw.
heißsiegelfähig sein.
Dagegen ist das Befestigen der umgelegten Finne an der
Unterseite des Tütenbodens mittels Heißsiegeln problematisch,
da zur Optimierung der Formbeständigkeit des Bodens unbedingt
auch eine Verbindung der umgelegten Finne in ihren stirnseitigen
Bereich, und nicht nur entlang ihrer außenliegenden Längskante,
mit dem Tütenboden notwendig ist.
Würde man dies mittels Anlegen eines beheizten
Heiß-Siegelbackens, beispielsweise entlang der längsverlaufenden
freien äußeren Kante der Finne, versuchen, so müßte in den
stirnseitigen Bereichen eine Erhitzung durch die dort vier Lagen
dicke Finne hindurcherfolgen, und dennoch eine ausreichende
Erhitzung der darunterliegenden Beschichtung der Außenseite des
Tütenbodens gewährleisten. Im mittleren Bereich müßte immer
noch durch die vorhandenen zwei Lagen der Finne erhitzt werden.
Ganz abgesehen von den unterschiedlichen
Temperaturanforderungen in diesen beiden Bereichen aufgrund
unterschiedlicher Anzahl zu überwindender Schichten würde dies
dazu führen, daß zur Erreichung der richtigen Siegeltemperatur
zwischen der vierten Lage der Finne und dem darunterliegenden
Boden an der Außenseite der umgelegten Finne, also deren erster
Lage, eine wesentlich höhere Temperatur als die notwendige
Siegeltemperatur angelegt werden müßte. Eine so hohe
Temperatur würde die außenliegenden Papierschichten und deren
nach außen sichtbaren äußerste Beschichtung so stark erhitzen,
daß eine Beschädigung und damit ein unter optischen
Gesichtspunkten nicht zumutbares Äußeres der Tüte das
Ergebnis wäre.
Aus diesem Grund erfolgt die Verbindung nicht durch Erhitzen
mittels Wärmeleitung, sondern durch Beaufschlagung mittels
Ultraschall wie es bereits für das Verschweißen von
Kunststoffolien etc. bekannt ist.
Abgesehen von einer mehr als 80%igen Energie-Ersparnis
gegenüber der Verwendung von Heißsiegelbacken kann mittels
entsprechender Steuerung der Ultraschallbeaufschlagung sowohl
die Tiefenwirkung des Ultraschalls beeinflußt werden, als auch
wesentlich genauer als beim Siegeln mittels heißer,
kontraktierender Siegelbacken die Temperatur an der Siegelstelle,
also beispielsweise unterhalb der vierten Lage der umgelegten
Finne, gesteuert werden.
Die Ultraschallwellen werden von sogenannten Sonotroden
abgestrahlt, die unter Druck an der Tüte - unter Verwendung
eines von der anderen Seite dagegendrückenden Gegenhalters -
mit 20 bis 50, vorzugsweise 30 bis 40 Kp angepreßt werden.
Für das Befestigen der Finne am Tütenboden wird einerseits eine
Siegel naht, die sich nur im zweilagigen, mittleren Bereich entlang
der Außenkante der Finne erstreckt, sowie zwei parallel zur Breite
des Tütenbodens entlang der stirnseitigen Außenkante der Finne
liegende Siegelnähte verwendet.
Bei Verwendung sowohl des üblichen Heißsiegelns als auch
Versiegelung mittels Ultraschall muß das für die innere und
äußere Beschichtung des Papiers verwendete Material sowohl
heißsiegelfähig als auch ultraschallsiegelfähig sein.
Weiterhin wird zur vor allem optischen Verbesserung der Tüten
auch die Längsnaht des Tütenschlauches anders als bisher üblich
hergestellt:
Dabei überlappen sich die zu einem Tütenschlauch geformten Außenkanten des Papierstreifens nicht nur einfach, sondern - wie ebenfalls im Prinzip bereits bekannt - drei- oder gar vierfach, indem ein Randbereich des Papierstreifens doppelt gefalzt wird und daher dreilagig vorliegt. Die oberste Lage dieses überlappten Bereiches wird von der anderen Kante der Papierbahn überlappt und mit dieser versiegelt, indem der endlose Tütenschlauch unter einem beheizten Siegelbacken langsam hindurch gezogen wird, und die Längsnaht dabei ausreichend erhitzt. Um ein Ankleben an dem Siegelbacken zu vermeiden, wird dabei vorzugsweise ein schnell wechselbares Teflonband zwischen dem Siegelbacken und dem Tütenschlauch angeordnet.
Dabei überlappen sich die zu einem Tütenschlauch geformten Außenkanten des Papierstreifens nicht nur einfach, sondern - wie ebenfalls im Prinzip bereits bekannt - drei- oder gar vierfach, indem ein Randbereich des Papierstreifens doppelt gefalzt wird und daher dreilagig vorliegt. Die oberste Lage dieses überlappten Bereiches wird von der anderen Kante der Papierbahn überlappt und mit dieser versiegelt, indem der endlose Tütenschlauch unter einem beheizten Siegelbacken langsam hindurch gezogen wird, und die Längsnaht dabei ausreichend erhitzt. Um ein Ankleben an dem Siegelbacken zu vermeiden, wird dabei vorzugsweise ein schnell wechselbares Teflonband zwischen dem Siegelbacken und dem Tütenschlauch angeordnet.
Bei dieser an sich bekannten Herstellungsart der Längsnaht ist
jedoch eine exakte Fluchtung der außenliegenden Kante der
Papierbahn mit dem Rand des überlappten Bereiches nie ganz
möglich, weshalb die sichtbare Außenkante der Papierbahn über
den Rand des dreilagigen, überlappten Bereiches noch 1-3 mm
hinausragt.
Da die Siegelung nach herkömmlicher Weise nur im mehrlagigen
überlappten Bereich erfolgt, und aufgrund der fehlenden
Zwischenlagen sich nicht auch auf den überstehenden, nur noch
einlagigen Randbereich an der freien Kante der Papierbahn
erstrecken kann, ist dieser in der Regel lose, kann während der
Verpackung oder während des Aufbrauches des Füllgutes vom
Verbraucher hochgestellt werden und ist damit optisch wenig
ansprechend bzw. eine ständige Beschädigungsmöglichkeit für
die Längsnaht der Tüte.
Um dies zu vermeiden, kann der überstehende Randbereich sowie
die darunterliegende Oberfläche des Tütenschlauches, die zum
gegenüberliegenden Rand der Papierbahn gehört, zusätzlich und
separat, beispielsweise mittels eines Heißluftgebläses, erhitzt
werden, wenn notwendig nach Herstellung eines ausreichenden
Abstandes zwischen diesen beiden Lagen mittels eines
mechanischen, dazwischen eingeführten Abstandkeiles.
Durch anschließendes Andrücken mittels Anpreßrollen etc.
erfolgt in diesem überstehenden Randbereich ebenfalls eine
Verklebung, die zwar nur geringe Kräfte aufnehmen kann, die
Optik der Verpackungstüte jedoch wesentlich verbessert.
Bei Erhitzen dieses Randbereiches unmittelbar vor der
Heißsiegelung der Längsnaht können die nach der Heißsiegelung
angeordneten Anpreßrollen oder anderen Anpreßvorrichtungen
geringfügig breiter ausgebildet und dadurch für das Anpressen
des überlappten Randbereiches mitverwendet werden.
Auch das Verschließen der Verpackungstüten nach der Befüllung
ist im Hinblick auf eine möglichst exakte Formgebung sowie
einen hygienischen Verschluß optimiert:
Prinzipiell wird dabei - wie an sich bekannt - der über das Füllgut nach oben überstehende Rest der Verpackungstüte wiederum flach gefaltet, wie bei der Herstellung des endlosen Tütenschlauches, wobei der Übergang vom geöffneten, befüllten Bereich zum flachgefalteten Überstand unter Bildung einer giebelförmigen Übergangszone geschieht, die aus optischen und Packraum sparenden Gründen möglichst flach sein soll.
Prinzipiell wird dabei - wie an sich bekannt - der über das Füllgut nach oben überstehende Rest der Verpackungstüte wiederum flach gefaltet, wie bei der Herstellung des endlosen Tütenschlauches, wobei der Übergang vom geöffneten, befüllten Bereich zum flachgefalteten Überstand unter Bildung einer giebelförmigen Übergangszone geschieht, die aus optischen und Packraum sparenden Gründen möglichst flach sein soll.
Der flachgefaltete Überstandsbereich wird vom oberen, freien
Ende her mehrfach nach innen gefalzt, und nach mehrfachem
Nachinnenschlagen in dieser Position fixiert, was bisher
üblicherweise mittels Heftklammern, Heißklebern oder ähnlichem
geschah.
Je nach Formbeständigkeit des Füllmateriales ist jedoch bereits
die Ausbildung der giebelförmigen Übergangszone beim
Flachfalten des Überstandes der Tüte oberhalb der Füllzone
problematisch, da hierbei wiederum keine exakte Formgebung bei
den bisher bekannten Vorgehensweisen erfolgte, und damit keine
exakten Tüten-Endformen erzielbar waren.
Erfindungsgemäß wird eine exakte Giebelbildung dadurch
erreicht, daß zusätzlich zu der Lagefixierung der
längsverlaufenden Seitenteile mittels außen ansitzender
Außenbleche, evtl. mit an der Tüte angreifenden Saugnäpfen,
auch die schmalseitigen Seitenteile mittels Außenblechen und
Saugnäpfen gehalten werden, und im giebelförmigen
Übergangsbereich entsprechend giebelförmig ausgebildete
Schwenkbleche an den schmalseitigen Seitenteilen angreifen,
und diese zur Bildung des Giebels nach innen klappen, indem die
Schwenkbleche um eine parallel zur Breite des Tütenbodens
verlaufende Schwenkachse von einer parallel zum schmalen
Seitenteil verlaufenden Lage aus nach innen geklappt werden
können.
Um dabei keine unerwünschte Faltenbildung etc. zu erzeugen,
sondern genau die erwünschte Formgebung, kann etwa in der
Mitte jedes der beiden Schwenkbleche ebenfalls ein Saugnapf
angeordnet sein, welcher den entsprechenden Bereich des
jeweiligen Seitenteiles festhält. Die nach oben außen gerichteten
Kanten des Schwenkbleches formen beim Einschwenken nach
innen die oberen Endkanten des giebelförmigen Bereiches der
schmalseitigen Seitenteile der Tüte.
Dadurch wird ein Winkel in der Giebelspitze von mehr als 120°,
vorzugsweise sogar von mehr als 140°, möglich.
Nach der so erfolgten Ausbildung des Giebels wird nun zusätzlich
das obere Ende des Giebels fixiert und gleichzeitig die Tüte
hygienisch verschlossen, indem eine obere Quernaht von der
einen zur anderen Außenkante des nun wieder flach gefalteten,
überstehenden Teiles der Tüte gezogen wird. Auch diese obere
Quernaht wird mittels Ultraschall gesiegelt, wobei zusätzlich
durch entsprechende Wahl der Beschichtungsmaterialien erreicht
wird, daß nur die jeweils gegeneinander gerichteten innenseitigen
Beschichtungen des Tütenschlauches gegeneinander versiegelt
werden, und somit im Randbereich, indem wiederum vier Lagen
des Tütenschlauches übereinanderliegen, nur jeweils die beiden
äußeren Lagen gegeneinander versiegelt sind, nicht jedoch die
beiden mittleren Lagen gegeneinander, die ja mit ihren äußeren
Beschichtungen aneinander anliegen.
Dies wird erreicht, indem die auf der Innenseite des
Tütenschlauches angeordnete Beschichtung einen niedrigeren
Schmelzpunkt aufweist bzw. eine niedrigere Temperatur, ab dem
die Beschichtung teigig wird und verkleben kann.
Die Verklebung lediglich der innenseitigen Beschichtung ist
deshalb sinnvoll, weil diese Quernaht aufgrund des späteren
Einschlagens des oberen Randes nach unten, in Richtung auf die
Füllung hin, und das Fixieren des Einschlages, normalerweise
kaum Krafteinwirkungen von außen ausgesetzt ist, sondern
lediglich einen nach dem Füllvorgang sofort aufgebrachte
hygienische Abtrennung des Füllmateriales gegenüber der
Umwelt darstellt.
Ein solche, relativ schwach ausgebildete Versiegelung ist an
dieser Stelle auch deshalb sinnvoll, weil sie für den Verbraucher,
der vor allem bei beinhalteten Lebensmitteln die Tüte erstmals
öffnet, einen Beweis dafür darstellt, daß der Tüteninhalt nach
dem Abfüllen für keine andere Person zwischenzeitlich zugänglich
war.
Ein weiterer beabsichtigter Effekt liegt darin, daß nach dem
erstmaligen Öffnen der Tüte durch das Aufreißen dieser Quernaht
nicht das gesamte Papier und damit die Tüte im Bereich dieser
oberen Quernaht beschädigt wird, sondern lediglich deren innere
Beschichtung. Das Papier selbst bleibt unversehrt, so daß selbst
nach dem Öffnen und damit Aufreißen dieser oberen Quernaht
ein erneutes Wiederverschließen durch Einschlagen des
vorgefertigten, mehrfachen Umschlages im oberen Bereich
wieder möglich ist, da das Papier nicht vollständig durchgerissen
ist.
Zu diesem Zweck wird auch die oberhalb des Füllgutes
vorhandene Quernaht zickzackförmig ausgebildet, indem die
Sonotrode und/oder der als Gegenhalter wirkende Amboß eine
solche Zickzack-Form aufweisen. Die Zacken weisen dabei bei
der stehenden Tüte nach oben bzw. unten und sollten möglichst
spitz, vorzugsweise mit einem Zwischenwinkel von weniger als
100°, vorzugsweise weniger als 70°, ausgebildet sein. Da das
Aufreißen durch Auseinanderziehen von oben her erfolgt, wird
hierdurch ein flächiges Aufreißen von den oberen Zacken her
beginnend und nur in dem innen liegenden Beschichtungsmaterial
gefördert, ohne daß als Trägermaterial fungierende Papier
durchzureißen.
Das Fixieren des mehrfachen Einschlages in dieselbe Richtung,
vor allem an dessen Randbereichen, der dadurch - abhängig von
der Anzahl der Einschläge - ein mehrfaches von vier Lagen
umfaßt, geschieht dabei vorzugsweise wiederum mittels
Ultraschall, da hierbei trotz der Vielzahl der vorhandenen
Papierlagen aufgrund der einstellbaren Tiefenwirkung eine
Versiegelung im gewünschten Tiefenbereich möglich ist.
Das Ziel besteht darin, den mehrfachen Einschlag am oberen
Ende der Tüte durch Verbindung der jeweiligen
Außenbeschichtungen des Tütenschlauches zu fixieren, während
die darunterliegende, unmittelbar über dem Füllgut angeordnete,
Quernaht nur mittels der Innenbeschichtung siegeln soll. Um dies
zu erreichen, kann unterstützend zur Regelung der Ultraschall-Be
aufschlagung im Hinblick auf die Tiefenwirkung auch der
Bereich oberhalb der innensiegelnden Quernaht mit einer anderen
Außenbeschichtung und/oder anderen Innenbeschichtung
ausgestattet werden als der darunter liegende Bereich, und damit
der Bereich, in dem diese innensiegelnde Quernaht liegt. Das in
Längsrichtung des Tütenschlauches selektive Aufbringen
unterschiedlicher Beschichtungen ist bei der Herstellung des
Tütenschlauches aus dem von der Rolle abgenommenen Material
durch entsprechende Steuerung problemlos möglich, ebenso wie
auch ein entsprechendes Etikett für die Tüte bereits nach dem
Herstellen des Tütenschlauches, aber in der Regel noch vor dem
Schneiden der einzelnen Tüten aufgebracht wird. Dieses Etikett
ist vorzugsweise wenigstens teilweise abziehbar und dient nach
dem Öffnen und provisorischen Wiederverschließen durch
Nachvollziehen des oberen mehrfachen Einschlages zur
zusätzlichen Fixierung.
Durch selektive Verwendung unterschiedlicher Beschichtungen,
eventuell auch desselben Beschichtungsmateriales jedoch in
unterschiedlicher Dicke etc. kann erreicht werden, daß die
Quernaht unmittelbar oberhalb des Füllgutes nur mit der
Innenbeschichtung haftet bzw. klebt, die darüberliegenden
Siegelungen des Einschlages am oberen Ende dagegen nur mit
den Außenbeschichtungen. Zu diesem Zweck müßte im unteren
Bereich die Schmelztemperatur bzw. Teigtemperatur der
Innenbeschichtung deutlich höher liegen als die der
Außenbeschichtung, während im oberen Bereich gerade das
Umgekehrte gelten muß.
Als besonders günstige Kombination hat sich dabei die
Verwendung eines Papiers für die Tüte mit einem Gewicht von
60-80 g/m² erwiesen, welches auf der Innenseite mit
Polyethylen, und auf der Außenseite mit Polypropylen
beschichtet ist.
Bevorzugte Schichtdicken sind dabei 20 µm Polyethylen auf der
Innenseite und 15-20 µm Polypropylen auf der Außenseite des
späteren Tütenschlauches, wobei als Polyethylen auf der
Innenseite vorzugsweise sogenanntes Low-Density-Polyethylen
verwendet wird, welches dann nur noch eine Schichtdicke von
etwa 15 µm aufweist. Bei dieser Wahl ist vorzugsweise auch ein
niedriges Papiergewicht von nur noch etwa um die 60 g/m² zu
bevorzugen.
Bei einem derartigen Material wird mit Ultraschall im Bereich von
etwa 40 KHz gearbeitet. Bei meist schmaler, fast linienförmiger
Ausbildung der Kontaktflächen der Sonotroden mit einer Breite
der Kontaktfläche von 1 bis 5 mm sollte die Länge der
Kontaktflächen der Sonotroden dabei 150 mm nicht
überschreiten. Anstelle einer balkenförmigen Ausbildung der
Sonotrode bietet auch unter diesem Gesichtspunkt eine schmale,
zickzackförmige Gestaltung Vorteile.
Sind größere Flächen bzw. Längen der Sonotroden erforderlich,
muß die Frequenz bis auf etwa 20 KHz erniedrigt werden, wobei
dann die maximale Länge der Sonotroden bis etwa 300 mm
betragen darf. Da jedoch dann gleichzeitig gewisse
Mindestlängen eingehalten werden müssen, führt dies unter
Umständen zum Einsatz von Ultraschall unterschiedlicher
Wellenlängen und somit unterschiedlicher Generiersysteme, was
den baulichen Aufwand und insbesondere den
Steuerungsaufwand zusätzlich erhöht.
Zusätzlich können die Sonotroden auch gekühlt, z. B.
flüssigkeitsgekühlt oder mittels Preßluft auf Raumtemperatur
gekühlt, sein, wodurch die Steuerung des Siegelvorganges
verbessert werden kann.
Denn für die Steuerung, insbesondere für die verwendete
Energiedichte, ist insbesondere auch die jeweilige
Umgebungstemperatur und damit die vor der
Ultraschallbehandlung vorhandene Materialtemperatur der Tüte
bzw. ihrer Beschichtungen zu berücksichtigen. Bei konstanter
Temperatur der Sonotroden können daher keine mangelhaften
Verarbeitungsergebnisse, wie sie bisher beim Heißsiegeln üblich
sind, auftreten:
Denn beim Heißsiegeln werden die Siegelbacken mit konstanter Stromzufuhr beaufschlagt und ständig aufgeheizt. Die von den Siegelbacken im Tütenmaterial erzeugte Siegeltemperatur ist jedoch von einer Reihe zusätzlicher Faktoren beeinflußt, beispielsweise der Taktzeit der Siegelungen, da ja bei jedem Versiegelungsvorgang eine Energieentnahme aus dem Siegelbacken stattfindet. Kommt es daher zu einer Beschleunigung oder Verzögerung des Taktes, beispielsweise einem ausfallbedingten, kurzen Stillstand der Siegeleinrichtung, so ist danach die Temperatur an der Siegelstelle eine wesentlich andere, z. B. höhere als beabsichtigt. Umgekehrt ist es bei Anlauf der Anlage zu Schichtbeginn, da dann die Umgebungstemperatur und damit die Temperatur des Papiermaterials noch sehr niedrig ist, während nach einer gewissen Betriebszahl der Vielzeit aufgrund der im Einsatz befindlicher, ständig beheizter Siegelbacken die Umgebungstemperatur an den Siegelbereichen sehr viel höher ist.
Denn beim Heißsiegeln werden die Siegelbacken mit konstanter Stromzufuhr beaufschlagt und ständig aufgeheizt. Die von den Siegelbacken im Tütenmaterial erzeugte Siegeltemperatur ist jedoch von einer Reihe zusätzlicher Faktoren beeinflußt, beispielsweise der Taktzeit der Siegelungen, da ja bei jedem Versiegelungsvorgang eine Energieentnahme aus dem Siegelbacken stattfindet. Kommt es daher zu einer Beschleunigung oder Verzögerung des Taktes, beispielsweise einem ausfallbedingten, kurzen Stillstand der Siegeleinrichtung, so ist danach die Temperatur an der Siegelstelle eine wesentlich andere, z. B. höhere als beabsichtigt. Umgekehrt ist es bei Anlauf der Anlage zu Schichtbeginn, da dann die Umgebungstemperatur und damit die Temperatur des Papiermaterials noch sehr niedrig ist, während nach einer gewissen Betriebszahl der Vielzeit aufgrund der im Einsatz befindlicher, ständig beheizter Siegelbacken die Umgebungstemperatur an den Siegelbereichen sehr viel höher ist.
Die erfindungsgemäßen Tüten werden insbesondere für das
Abpacken von Einzelprodukten, die eine geringe
Formbeständigkeit haben, insbesondere von gestapelten
Einzelprodukten verwendet.
Dabei wird die Verpackungstüte nicht nur von Saugern an allen
vier Seitenwänden offengehalten, sondern zusätzlich werden die
oberen, offenen Ränder der Tüte durch längsseitige sowie
stirnseitige Halteklappen, die von außen oben her in die Tüte
teilweise einschwenken, offengehalten, und stellen gleichzeitig
Gleitflächen für die abzusenkenden Einzelprodukt-Stapel dar.
Dadurch kann die Anzahl der bei einem Füllvorgang
einzubringenden Stapel entsprechend der momentan zu
befüllenden Verpackungtüten verändert werden.
Im folgenden wird der Gesamtablauf, teilweise anhand der
Figuren, beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 Querschnittsdarstellungen durch den zu erzeugenden,
endlosen Tütenschlauch,
Fig. 2 den geschnittenen Tütenschlauch beim Versehen mit
Quernähten,
Fig. 3 die Ausformung des Bodenbereiches im Querschnitt,
Fig. 4 die Verstärkung und Befestigung des Bodenbereiches,
Fig. 5 das Verschließen der gefüllten Tüte und
Fig. 6 das Verschluß-Siegeln der Tüte.
Die in den Figuren dargestellten einzelnen Arbeitssituationen
werden nachfolgend anhand des Gesamtablaufes bei der
Herstellung, dem Befüllen und dem Verschließen der
Verpackungstüten, beschrieben:
Zunächst wird - nach an sich bekanntem Verfahren - aus dem in
der Regel auf Rolle vorliegenden Flächenmaterial, meist
beschichtetem Papier, ein im Prinzip endloser Tütenschlauch
erstellt.
Zu diesem Zweck wird das bandförmige Flächenmaterial, im
Folgenden einfacher als Papier 2 bezeichnet, knapp oberhalb oder
unterhalb eines Formbleches 36 entlanggeführt, welches nur
etwa halb so breit ist wie der von der Rolle kommende Streifen
aus Papier 2. Die seitlich überstehenden Randbereiche des
Papiers werden mittels entsprechender Leitvorrichtungen,
Leitbleche etc. umgeschlagen, so daß das Formblech vollständig
von Papier umhüllt ist und letzteres in einem Bereich überlappt,
um in diesem überlappten Bereich 20 eine Längsnaht 19 durch
Verbindung der äußeren Randbereiche des Papierstreifens
miteinander herstellen zu können. Die Herstellung dieser
Längsnaht 19 ist in den Fig. 1 dargestellt:
Dabei überlappen die Randbereiche des Papierstreifens nicht nur einfach, sondern einer der Randbereiche wird U-förmig gekröpft und liegt damit zweilagig vor. Dieser zweilagige Bereich des einen Papierrandes wird vom anderen Papierrand überlappt. In diesem überlappten Bereich 20 wird der fortlaufend lotrecht zur Ebene der Fig. 1 bewegte Tütenschlauch mittels einer in Richtung der Längsnaht 19 liegenden stillstehenden beheizten Siegelbacke 23 soweit erwärmt und gleichzeitig angedrückt, daß die inneren Beschichtungen 4 des Papiers 2, welche aus heißsiegelfähigen Kunststoffen bestehen, soweit erwärmt werden, daß sie teigig bzw. flüssig werden und miteinander verkleben. Um eine Beschädigung der sichtbaren äußeren Beschichtung 3 der in diesem überlappten Bereich 20 außen liegenden Lage 27 des Papiers 2 durch das Hindurchziehen unter der stehenden Siegelbacke 23 zu vermeiden, wird die Siegelbacke 23 nicht direkt, sondern unter Zwischenlage eines Teflonbandes 37 angelegt, und der Druck so reguliert, daß zwar ein ausreichender Wärmeübergang für das Bewirken der Verklebung gegeben ist, jedoch keine so große Gleitreibung zwischen der außenliegenden Beschichtung des Papiers 2 und dem Teflonband 37, daß diese Beschichtung geschädigt wird.
Dabei überlappen die Randbereiche des Papierstreifens nicht nur einfach, sondern einer der Randbereiche wird U-förmig gekröpft und liegt damit zweilagig vor. Dieser zweilagige Bereich des einen Papierrandes wird vom anderen Papierrand überlappt. In diesem überlappten Bereich 20 wird der fortlaufend lotrecht zur Ebene der Fig. 1 bewegte Tütenschlauch mittels einer in Richtung der Längsnaht 19 liegenden stillstehenden beheizten Siegelbacke 23 soweit erwärmt und gleichzeitig angedrückt, daß die inneren Beschichtungen 4 des Papiers 2, welche aus heißsiegelfähigen Kunststoffen bestehen, soweit erwärmt werden, daß sie teigig bzw. flüssig werden und miteinander verkleben. Um eine Beschädigung der sichtbaren äußeren Beschichtung 3 der in diesem überlappten Bereich 20 außen liegenden Lage 27 des Papiers 2 durch das Hindurchziehen unter der stehenden Siegelbacke 23 zu vermeiden, wird die Siegelbacke 23 nicht direkt, sondern unter Zwischenlage eines Teflonbandes 37 angelegt, und der Druck so reguliert, daß zwar ein ausreichender Wärmeübergang für das Bewirken der Verklebung gegeben ist, jedoch keine so große Gleitreibung zwischen der außenliegenden Beschichtung des Papiers 2 und dem Teflonband 37, daß diese Beschichtung geschädigt wird.
Die U-förmige Einschlagung des innenliegenden Papierrandes bei
der Längsnaht 19 dient zum Erhöhen der Sicherheit der
Verklebung, da durch die zusätzlichen Papierlagen eine leichte
Erhöhung im Bereich der Längsnaht 19 gegenüber den übrigen
Bereichen auf der gleichen Seite des Formbleches 36 gegeben
ist. Die anpressende Siegelbacke 23 ist dabei maximal so breit
wie der U-förmig gefaltete, überlappende Bereich 20 der
Längsnaht 19. Die außenliegende Kante der Papierbahn steht
jedoch über diesen überlappenden Bereich 20 etwas über, und
bildet einen überstehenden Randbereich 21, um die eigentliche
Längsnaht 19 optisch abzudecken.
Dieser überstehende Randbereich wird jedoch beim Stand der
Technik - da er nicht im Bereich der Siegelbacke 23 liegt - nicht
verklebt und ist daher lose abstehend, kann somit hochgezogen
und beschädigt werden, und ist selbst bei einem nur einfachen
Umknicken deutlich sichtbar aufgrund der dann sichtbaren
Innenseite des Papiers 2 bzw. der innenliegenden Beschichtung
4, die i.d.R. eine andere Farbe aufweist als die äußere
Beschichtung 3. Zwar sind die Beschichtungen selbst i.d.R.
farblos, auf der Außenseite des Papier 2 ist jedoch unter der
äußeren Beschichtung 3 zunächst die gewünschte Außenfarbe
und der Aufdruck der Verpackungstüte 1 angeordnet.
Um dies zu vermeiden, wird auch der überstehende Randbereich
21 der außenliegenden Lage 27 im Bereich der Längsnaht 19 mit
dem darunterliegenden Tütenschlauch 7 verklebt.
Zu diesem Zweck wird der überstehende Randbereich 21
zunächst mittels eines - ebenso wie die Siegelbacke 23 -
feststehenden Leitkeiles 38 auf Abstand zum darunterliegenden
Papier 2 des Tütenschlauches 7 gebracht und in diesen
Zwischenraum mittels eines Heizgebläses 39 Heißluft
eingeblasen, so daß wenigstens die innere Beschichtung 4 des
überstehenden Randbereiches 21 und die darunterliegende
äußere Beschichtung 3 des Tütenschlauches 7 soweit erwärmt
sind, daß bei einem nachfolgenden Andrücken dieser beiden
Beschichtungen gegeneinander mittels einer Anpreßrolle 40 oder
ähnlichem - wie in Fig. 1b dargestellt - eine Verklebung des
überstehenden Randbereiches 21 erfolgt.
Nach dem Ablaufen vom Formblech 36 steht damit ein endloser,
im Querschnitt geschlossener, Tütenschlauch 7 zur Verfügung.
Dieser wird durch ebenfalls an sich bekannte Vorrichtungen an
seinen Seitenteilen 6, also von den Außenkanten 22 des
Tütenschlauches 7 her, jeweils einfach nach innen
eingeschlagen, so daß der Abstand der Seitenkanten 22
zueinander verringert wird, und in den Außenbereichen des
Tütenschlauches 7 das Papier aufgrund der E-förmigen Einfaltung
vierlagig liegt, wie besser in den Fig. 2 zu erkennen.
Dies kann auch bereits bereits vor dem Herstellen der Längsnaht
19 geschehen, wobei dann jedoch das Formblech 36 an seinen
schmalen Längsseiten eine Nut - in Fig. 1b gestrichelte - zur
Aufnahme der E-förmigen Einfaltung haben sollte.
Nach dem eventuell notwendigen, in Längsrichtung selektiven,
inneren und/oder äußeren Beschichten, Labeln und Schneiden
des endlosen Tütenschlauches 7 auf die gewünschte Länge der
Verpackungstüten 1 werden diese mittels eines geeigneten
Transportbandes 41 etc. zu den folgenden Bearbeitungsstationen
weitertransportiert.
Wie in den Fig. 2 dargestellt, werden diverse Siegelnähte, die
im wesentlichen quer verlaufen, erstellt, um einen nach
Möglichkeit staubdichten und - je nach Beschichtungsmaterial
oder verwendetem Flächenmaterial - sogar flüssigkeitsdichten
unteren Abschluß der späteren Verpackungstüte 1 zu erzeugen.
Zu diesem Zweck werden - gemäß Fig. 2a - zunächst die
seitlich schräg zu den Rändern der flachgefalteten Tüte 1
verlaufenden K-Nähte 10 aufgebracht.
Anschließend wird - gemäß Fig. 2b - die parallel zur unteren
Endkante verlaufende, von einer Außenkante 22 zur anderen
Außenkante 22′ durchgehende, doppelt gesiegelte K-Quernaht 9
mittels eines Heißsiegelbackens 23′ von der einen Seite, und
anschließend - gemäß Fig. 2c - mittels eines weiteren
Heißsiegelbackens 23′′ von der andern Seite der Tüte her
erzeugt. Die doppelte Ausführung dieser quer verlaufenden
K-Quernaht 9 erhöht nicht nur die Verklebungssicherheit im
mittleren Bereich, sondern bewirkt mittels eines bei der Erstellung
der schrägen K-Nähte 10 von den Seiten her eingeschobenen
Zwischenbleches 42 auch, daß in den vierlagigen Randbereichen
31 die K-Nähte 10 jeweils nur die beiden obersten Lagen des
Papiers 2 mittels deren gegeneinander liegender, innerer
Beschichtungen 4 miteinander verklebt. Siegelung von jeder der
beiden Seiten her.
Die beiden mittleren Lagen werden dabei mittels ihrer äußeren
Beschichtung 4 nicht miteinander verklebt, im Gegensatz zur
quer verlaufenden K-Quernaht 9, die in dem Randbereich 31 alle
vier Lagen, und damit auch die beiden mittleren Lagen
gegeneinander, fest verbindet.
Die K-Naht 9 wird dabei nicht ganz nahe am unteren Ende der
Tüte 1 gelegt, sondern in einem solchen Abstand, daß die durch
die K-Naht 9 erzeugte, überstehende Finne 8 in Längsrichtung
des Tütenschlauches 7 eine Erstreckung aufweist, die etwa der
Hälfte der späteren Breite der Tüte entspricht. Das freie Ende der
Finne 8 wird zuletzt mittels einer weiteren Siegelbacke 23′′′ mit
einer weiteren endseitigen Quernaht 18 einfach gesiegelt,
wodurch allerdings kein sicheres, dichtes Verschließen aller
Lagen des flachen Tütenschlauches 7 gegeneinander
gewährleistet ist, jedoch eine soweit feste Verbindung, um das
spätere Handhaben dieser Finne 8 zu erleichtern.
Die so erstellten Verpackungstüten 1 werden anschließend durch
geeignete Handhabungseinrichtungen, vorzugsweise mittels
Saugnäpfen 28 und vorzugsweise bereits in der richtigen,
senkrechten Lage, geöffnet, indem die Saugnäpfe 28, 28′ an den
gegenüberliegenden Seitenteilen 6 außen angreifen, und diese
auseinander bewegen, wodurch die Verpackungstüte 1 in den
geöffneten Zustand übergeht. Vom Tütenboden 15 steht dabei die
Finne 8 mittig nach unten ab mit einer Länge, die etwa der
halben Breite des Tütenbodens 15 entspricht.
Gleichzeitig wird von der oberen, offenen Seite her in die
Verpackungstüte 1 eine vertikal bewegliche Mechanik eingeführt,
an welcher ein mehrteiliger Bodenformstempel 11 über ein
Scherengestänge 1 befestigt ist. Die beiden Teile 11a, 11b des
Bodenformstempels 11 weisen zwar eine Länge entsprechend
der Länge der Bodenlängskanten 16 des Tütenbodens 15 auf
(oder können bis auf diese Länge teleskopartig ausgefahren
werden), ergeben jedoch zusammen eine wesentlich geringere
Breite als die Breite 5 des Tütenbodens 15.
Die beiden Teile 11a, 11b sind beim Einführen in die Tüte 1
jeweils gelenkig am Ende einer Strebe 43a, 43b des
Scherengestänges 43 angeordnet, dessen Zwischenwinkel 44
beim Einführen des Bodenformstempels 11 in die Tüte relativ
gering ist, um das Einführen des Bodenformstempels 11 bis
gegen den Tütenboden 15 zu erleichtern. Anschließend wird
dieser Zwischenwinkel vergrößert, indem der an der Mechanik
angeordnete Hydraulikzylinder die an der Mechanik gelagerten
Streben 43a, b auseinanderdrückt, bis die daran befestigten Teile
11a, b des Bodenformstempels die Außenkanten des
Tüteninnenraumes erreicht haben.
Die beiden Teile 11a, 11b des Bodenformstempels 11 weisen
dabei entlang ihrer außenliegenden, unteren, gegen den
Tütenboden 15 gerichteten Längskanten erhabene Falzkanten
13a, 13b auf. Kurz vor Erreichen des Tütenbodens 15 werden
durch Vergrößerung des Zwischenwinkels 44 die Teile 11a, 11b
des Bodenformstempels 11 soweit auf Abstand gebracht, daß
die Falzkanten 13a, 13b an den Rückseiten der
Bodenlängskanten 16 anliegen und in dieser Position gehalten
werden, mit Hilfe einer den Bodenformstempel 11 einschließlich
des Scherengestänges 43 abstützenden Einrichtung.
Wie in Fig. 3b dargestellt, werden nun von der Unterseite des
Tütenbodens 15 her Bodenformkulissen 12a, 12b gegen die Teile 11a, 11b
des Bodenformstempels 11 angenähert und der
Tütenboden 15 dazwischen verpreßt. Dabei weisen die
Bodenformkulissen 12a, 12b Vertiefungen 14a, 14b
entsprechend den erhabenen Falzkanten 13a, 13b auf, so daß
durch diesen Preßvorgang vor allem die Längskanten 16 des
Tütenbodens 15 eine beständige Formgebung erhalten.
Dies wird zusätzlich dadurch unterstützt, daß dabei die Tüte 1 im
Bereich ihres Tütenbodens 15 einer erhöhten Temperatur
ausgesetzt ist, indem vor und während dieser Vorgänge das
Papier 2, mindestens jedoch dessen äußere Beschichtung 3,
mittels Heizgebläsen 39′, 39′′ mit entsprechend hoch
temperierter Warmluft von beaufschlagt wird, so daß wenigstens
die äußere Beschichtung leicht plastisch wird.
Nach Entfernen des Bodenformstempels 11 sowie der
Bodenformkulisse 12, was vorzugsweise nach einem teilweise
Wiedererkalten des Papieres 2 stattfindet, hat die Tüte einen
exakt geformten Tütenboden 15.
Dieser wird zusätzlich stabilisiert, indem - wie in den Fig. 4
dargestellt - die Tüte 1 durch die beidseits ansetzenden
Saugnäpfe 28 auseinandergehalten und die von der Mitte des
Tütenbodens 15 nach unten ragende Finne 8 mittels eines
geeigneten Schwenkhebels 45, welcher etwa unterhalb der Finne
8 schwenkbar gelagert ist, umgeklappt wird, bis die Finne 8
parallel und in Anlage unter der einen Hälfte des Tütenbodens 15
zu liegen kommt, so daß eine im wesentlichen ebene
Aufstandsfläche der Tüte entsteht. Dabei liegt die Längskante
32 des freien Endes der Finne 8 nur noch geringfügig von der
einen Bodenlängskante 16 des Tütenbodens 15 entfernt.
Um die Finne 8 in dieser umgeklappten Lage mit dem Tütenboden
15 zu verbinden und dadurch den gesamten Tütenboden zu
stabilisieren, erfolgt eine Verschweißung der umgelegten Finne 8
mit der einen Hälfte des Tütenbodens mittels Ultraschall, indem
Ultraschall-Siegelbacken 53, 53′ von unten her gegen die Finne 8
gepreßt werden. Als Gegenhalter dienen dabei ins Innere der Tüte 1
eingeführte Gegenhalter 17a, 17b, die wie der
Bodenformstempel 11a, 11b an einem analogen
Scherengestänge 43a, 43b befestigt sind. Diese Gegenhalter
17a, 17b können deshalb in einem relativ gegeneinander
angenäherten Zustand von oben her in die offene Tüte 1
eingeführt werden, und werden erst durch Vergrößerung des
Zwischenwinkels zwischen den Scherenarmen 43a, 43b beim
Erreichen des Tütenbodens soweit auseinanderbewegt, daß sie
auf der Innenseite des Bodens 15 und der Innenseite der
Bodenlängskanten 16 der Tüte 1 anliegen und die notwendige
Gegenkraft für die Ultraschallsiegelbacken 53, 53′ aufbringen.
Zu diesem Zweck überlappen sich die Gegenhalter 17a, 17b auch
im auseinanderbewegten Zustand noch etwas, wobei der eine
Gegenhalter 17b eine direkt am Tütenboden 15 anliegende
Unterseite 46 aufweist, die in der Querschnittsdarstellung
wenigstens den Abmessungen der umgelegten Finne 8
entspricht.
Die Ultraschallsiegelbacken 53, 53′ werden dabei mit etwa 30
bis 40 kg Anpreßkraft gegen die Tüte 1 geführt. Die
Ultraschallsiegelbacken 53 setzen an der umgelegten Finne 8 an
deren Seitenkanten an, in der die Finne aufgrund der seitlichen
Einschlagung nach innen vierlagig ist. Mittels Ultraschall ist hier
dennoch eine Versiegelung zumindest der untersten, dem Boden
15 nächstliegenden Lage der Finne 8 mit dem Boden 15 möglich.
Demgegenüber versiegelt die Ultraschallsiegelbacke 53′ einen
Teil der Längskante 32 am freien Ende der Finne 8, und zwar nur
in deren mittleren Bereich, in dem die Finne 8 nur zweilagig
ausgebildet ist, so daß dort die Versiegelung mittels Ultraschall
mit anderen Einstellparametern durchzuführen ist.
Dabei wird - wie in Fig. 5a zu erkennen - die Verpackungstüte 1
durch an den Seitenwänden anliegende Saugnäpfe 28
offengehalten, und zusätzlich durch längsseitige und stirnseitige
Halteklappen 29, 30, die im Querschnitt gekrümmt ausgebildet
sind, und um eine Schwenkachse außerhalb der Verpackungstüte 1
in der Nähe deren oberen, freien Randes so verschwenkbar
sind, daß im eingeschwenkten Zustand die Halteklappe sich über
den entsprechenden oberen Rand der offenen Verpackungstüte 1
sich geringfügig in das Innere der Tüte hineinerstreckt, und
dadurch den freien Rand der Tüte vor Beschädigungen schützt.
Gleichzeitig werden durch die gebogene Außenfläche der
Halteklappen 29, 30, die zusätzlich in das Innere der
Verpackungstüte 1 hineinweisen, geringfügig fehlgeleitete
Füllgüter noch in das Innere der Tüte 1 geführt.
Die Füllung der Tüten 1 erfolgt bei weitem nicht bis zum oberen,
offenen Rand, da der Überstand der Tüte 1 über der Füllung zum
Verschließen der Tüte 1 dient. Zu diesem Zweck ist der
Überstand wieder in den flach gefalteten, mit den Seitenteilen 6
nach innen geschlagenen Zustand wie beim Herstellen des
Tütenschlauches 7 gebracht worden, so daß ein Giebel 54 als
Übergang zwischen dem gefüllten Bereich und dem
überstehenden Bereich erzeugt werden muß.
Dies geschieht - wie in Fig. 5c zu erkennen - indem knapp
oberhalb der Füllung an den Seitenteilen 6 der Verpackungstüte 1
Schwenkbleche 25 nahe und parallel an die Seitenteile 6
herangebracht werden, deren oberes Ende die beabsichtigte
Giebelform aufweist und die um eine parallel zum Tütenboden 15
verlaufende Schwenkachse so verschwenkbar sind, daß sich ihr
oberes, giebelförmiges Ende in das Innere der Tüte hineinbewegt
und dadurch das Seitenteil 6 giebelförmig nach innen faltet. Um
dabei Verwerfungen, Faltungen und ähnliche unerwünschte
Ausformungen der Seitenteile 6 zu vermeiden, weisen die
Schwenkbleche 25 gegen die Seitenteile 6 gerichtete
Saugeinrichtungen 26 auf, um ein definiertes Einfalten dieser
Seitenteile zu gewährleisten. Zusätzlich kann die Tüte
währenddessen nach wie vor durch weitere, anliegende
Saugnäpfe 28 sowie auch an den Längsaußenflächen anliegende
Stabilisierungsbleche - mit oder ohne an der Tüte angreifende
Saugnäpfe - in einer stabilen Offenlage im Bereich der Füllung
gehalten werden.
Dadurch kann ein sehr flacher Giebel - bis zu einem
Neigungswinkel von nur 20° selbst im aufgehängten Zustand der
Tüte - erreicht werden, was Stauraum spart und die Stapelbarkeit
verbessert.
Nach dieser Erzeugung des Giebels 54 erfolgt unmittelbar eine
Versiegelung am unteren Ende des zusammengefalteten
Überstandes 60 der Tüte 1, indem von der einen Seite ein
Gegenhalter 59 und von der anderen Seite eine
Ultraschallsiegelbacke 58 an diesen Überstand 60 in etwa parallel
zum Tütenboden 15 herangeführt und gegeneinander gedrückt
werden.
Beide Teile erstrecken sich dabei über die gesamte Länge der
Tüte 1, wodurch die inneren Beschichtungen 4 der einzelnen
Lagen 27 erfolgt, wie in Fig. 5e zu erkennen, indem die
Ultraschallsiegelbacke 58 und/oder der Gegenhalter 59
zickzackförmig, mit nach oben und unten gerichteten Spitzen
ausgebildet sind und/oder die zugeführte Energie sowie andere
für die Ultraschallversiegelung einstellbare Parameter wie
Einwirkungszeit, Anpreßdruck etc. so geregelt sind, daß im
mittleren, zweilagigen Bereich des Überstandes 60 die beiden
dort lediglich vorhandenen äußeren Lagen 27a, 27b mit ihren
inneren Beschichtungen 4 miteinander mittels Ultraschall
verschweißt werden, im Bereich der vierlagigen Randbereiche 31
jedoch nur die beiden äußeren Lagen 27a, 27c sowie 27d, 27b
wiederum mittels ihrer inneren Beschichtungen miteinander
verbunden werden. Eine Verbindung der beiden mittleren Lagen
27c, 27d mittels der dabei aneinanderliegenden äußeren
Beschichtungen 3 findet nicht statt und ist auch nicht
erwünscht.
Durch diese relativ leichte, aber dennoch dichte Art des
Abschlusses der gefüllten Tüte ist einerseits ein unbemerktes
Öffnen der Tüte nach dem Verschließvorgang nicht mehr
möglich, da hierbei eine leicht zu bemerkende Beschädigung der
inneren Beschichtung eintritt. Auf der anderen Seite kann der
Käufer der Tüte diese öffnen, ohne die gesamte Tüte 1 in ihrem
oberen Bereich schwer zu beschädigen, oder gar zu zerstören.
Vielmehr erleidet nur die inneren Beschichtung durch das
Aufreißen eine leichte Beschädigung, so daß nach dem ersten
Öffnen und Entnehmen eines Teils der Füllung ein
Wiederverschließen durch Einrollen des oberen Überstandes und
eventuelles Überkleben mit dem auf der Tüte vorhandenen und
wenigstens teilweise entfernbaren Etikett der Tüte leicht
möglich ist.
Gleichzeitig oder unmittelbar nach dem Verschließen der Tüte
mittels der Ultraschallsiegelbacke 58 werden die
eingeschwenkten Schwenkbleche 25 außer Kontakt mit der Tüte
1 gebracht.
Anschließend wird - wie in Fig. 6 zu erkennen - der obere
Überstand 60 mehrfach in die gleiche Richtung umgeschlagen,
und anschließend dieser eingerollte, obere Rand 61 fixiert, indem
wiederum im wesentlichen waagerecht wiederum eine
Ultraschallsiegelbacke 58′ sowie ein Gegenhalter 59′ von
entgegengesetzten Seiten an den eingerollten, oberen Rand
herangeführt werden, und diesen unter Druck mittels Ultraschall
fixieren. Dabei werden nicht alle, sondern nur einige,
vorzugsweise nur eine der äußeren Beschichtungen
gegeneinander verbunden, jedoch nicht über die gesamte Länge
des eingerollten Randes 61, sondern ggfs. nur in dessen
seitlichen, äußeren Bereichen.
Beim Anbringen der Siegelnähte oberhalb der Tütenfüllung
bewegen sich vorzugsweise die Siegelbacken 58 bzw. 58′ sowie
die Gegenhalter 59 bzw. 59′ mit der dabei weitertransportierten
Tüte mit, um die Transportzeit gleichzeitig für das Siegeln zu
nutzen.
Bezugszeichenliste
1 Verpackungstüte
2 Flächenmaterial
3 äußere Beschichtung
4 innere Beschichtung
5 Breite
6 Seitenteile
7 Tütenschlauch
8 Finne
9 K-Quernaht
10 K-Naht
11a, b Teile
11 Bodenformstempel
12 Bodenformkulisse
13 Falzkante
14 Vertiefung
15 Tütenboden
16 Bodenlängskanten
17 Gegenhalter
18 Quernaht
19 Längsnaht
20 überlappter Bereich
21 überstehender Randbereich
22 Außenkanten
23 Siegelbacken
24 obere Quernaht
25 Schwenkblech
26 Saugeinrichtung
27a, b Lage von (2)
28 Saugnapf
29 Halteklappe längsseitig
30 Halteklappe stirnseitig
31 schmalseitiger Randbereich
32 Längskante
33 Sammeleinheit
34 Übergabestation
35 Hohlzylinder
36 Formblech
37 Teflonband
38 Leitkeil
39 Heizgebläse
40 Anpreßrolle
41 Transportband
42 Randbereich
43 Scherengestänge
44 Zwischenwinkel
45 Schwenkhebel
46 Unterseite
47 Kassette
48 zylindrische Bohrung
49 Druckplatte
50 unterer Deckel
51 Öffnung
52 Kolbenstange
53 Ultraschallsiegelbacke
54 Giebel
55 Teebeutel
56 Zwischenboden
57 Verbindung
58 Ultraschallsiegelbacke
59 Gegenhalter
60 Überstand
61 eingerollter Rand
63 Pneumatikkolben
2 Flächenmaterial
3 äußere Beschichtung
4 innere Beschichtung
5 Breite
6 Seitenteile
7 Tütenschlauch
8 Finne
9 K-Quernaht
10 K-Naht
11a, b Teile
11 Bodenformstempel
12 Bodenformkulisse
13 Falzkante
14 Vertiefung
15 Tütenboden
16 Bodenlängskanten
17 Gegenhalter
18 Quernaht
19 Längsnaht
20 überlappter Bereich
21 überstehender Randbereich
22 Außenkanten
23 Siegelbacken
24 obere Quernaht
25 Schwenkblech
26 Saugeinrichtung
27a, b Lage von (2)
28 Saugnapf
29 Halteklappe längsseitig
30 Halteklappe stirnseitig
31 schmalseitiger Randbereich
32 Längskante
33 Sammeleinheit
34 Übergabestation
35 Hohlzylinder
36 Formblech
37 Teflonband
38 Leitkeil
39 Heizgebläse
40 Anpreßrolle
41 Transportband
42 Randbereich
43 Scherengestänge
44 Zwischenwinkel
45 Schwenkhebel
46 Unterseite
47 Kassette
48 zylindrische Bohrung
49 Druckplatte
50 unterer Deckel
51 Öffnung
52 Kolbenstange
53 Ultraschallsiegelbacke
54 Giebel
55 Teebeutel
56 Zwischenboden
57 Verbindung
58 Ultraschallsiegelbacke
59 Gegenhalter
60 Überstand
61 eingerollter Rand
63 Pneumatikkolben
Claims (20)
1. Verfahren zum Herstellen, Füllen und Verschließen einer
Verpackungstüte aus einem begrenzt flexiblem Flächenmaterial
mit folgenden Verfahrensschritten:
- - bodenseitiges Verschließen des flach, mit seinen die Breite (5) der Tüte (1) bestimmenden Seitenteilen (6) wenigstens einfach nach innen gefalteten, Tütenschlauches (7) unter Bildung einer Finne (8) mittels wenigstens einer quer verlaufenden Naht,
- - Öffnen der Tüte (1) und Einführen eines Bodenformstempels (11) in die Tüte (1) bis auf deren Tütenboden (15) unter Positionierung erhabener Falzkanten (13) des Bodenformstempels (11), wenigstens entlang der Bodenlängskanten (16),
- - Formung des Tütenbodens (15) durch Annähern einer Bodenformkulisse (12) mit den Falzkanten (13) entsprechenden Vertiefungen (14),
- - Verpressen des Tütenbodens (15) zwischen Bodenformstempel (11) und Bodenformkulisse (12) und
- - Umlegen der Finne (8) und Verbindung der Finne mit dem Tütenboden (15) unter Verwendung eines im Inneren der Tüte (1) den Tütenboden (15) abstützenden Gegenhalters (17).
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Flächenmaterial (2) wenigstens auf seinen Innenflächen aus
heißsiegelfähigem Material besteht.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Flächenmaterial eine äußere Beschichtung (3) und eine innere
Beschichtung (4) - bezogen auf die spätere Tüte (1) - aufweist,
wobei die innere Beschichtung (4) einen niedrigeren
Schmelzpunkt als die äußere Beschichtung (3) aufweist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die die Finne (8) bildende, quer verlaufende K-Quernaht (9) durch
K-Nähte (10) ergänzt wird, die zu den Seitenteilen (6) und der
offenen Stirnseite des Tütenschlauches (7) hin ansteigen.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die die K-Naht (10) ergänzende, quer zum Tütenschlauch (7)
verlaufende K-Quernaht (9) sich bis zu den Außenkanten (22) des
flachen Tütenschlauches (7) erstreckt und im Seitenbereich des
Tütenschlauches (7) alle dort vorhandenen, mindestens vier
Lagen des Flächenmaterials (2) fest miteinander verbindet.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Finne (8) in der Mitte des Tütenbodens (15) angeordnet ist
und eine Höhe aufweist, die der halben Breite des Tütenbodens
(15) entspricht.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Finne (8) in der Nähe ihres freien Endes durch eine zusätzliche
Quernaht (18) verschlossen ist, die sich über die gesamte Breite
des Tütenschlauches (7) erstreckt und wenigstens die inneren
Beschichtungen (4) des Tütenschlauches gegeneinander fixiert.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Verbindung der umgelegten Finne (8) am Tütenboden (15)
entlang der im wesentlichen gesamten schmalseitigen
Randbereiche (31) der umgelegten Finne (8) als auch wenigstens
entlang eines Teiles der freien Längskante (32) der umgelegten
Finne (8) erfolgt.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
bei der Herstellung des Tütenschlauches (7) aus dem
Flächenmaterial (2) zusätzlich zum überlappten, dreilagigen
Bereich (20) auch der auf der sichtbaren Außenseite
überstehende Randbereich (21) mit der darunter befindlichen
Lage (27) des Flächenmaterials (2) verbunden wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
bei Erstellung der Längsnaht (19) am überlappten, dreilagigen
Bereich (20) durch Erwärmung mittels beheizter Siegelbacken der
überstehende Randbereich (21) mittels Heißluft unmittelbar vor
Erstellung der Längsnaht (19) erwärmt wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Formung des Tütenbodens (15) zwischen dem
Bodenformstempel (11) und der Bodenformkulisse (12) unter
erhöhter Temperatur wenigstens der einen Beschichtung (3, 4)
des Flächenmaterials (2) vorgenommen wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
beim Verschließen der Tüte (1) vor dem Einschlagen des freien
oberen Endes eine obere Quernaht (24) über die gesamte Breite
des flach gefalteten Tütenschlauches (7) oberhalb der Füllung der
Tüte (1) so angeordnet wird, daß mittels der Quernaht (24)
lediglich die inneren Beschichtungen (4) des Flächenmaterials (2)
des Tütenschlauchs (7) miteinander verbunden werden.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die äußere Beschichtung (3) des Flächenmaterials - bezogen auf
die spätere Tüte (1) - im Bereich oberhalb der oberen Quernaht
(24) anders ist als im Bereich darunter.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Quernaht (24) zickzackförmig ausgebildet ist.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Herstellung der oberen Quernaht (24) nach dem
giebelförmigen Einklappen der Seitenteile (6) oberhalb der Füllung
ins Innere der Verpackungstüte (1) mittels am oberen Ende etwa
giebelförmig ausgebildeter Schwenkbleche (25) vorgenommen
wird.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Schwenkbleche (25) wenigstens eine Saugeinrichtung (26)
zum Ansaugen des Flächenmaterials (2) der Seitenteile (6)
aufweisen.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
wenigstens die Verbindung der umgelegten Finne (8) mit dem
Tütenboden (15) sowie die Erstellung der oberen Quernaht (24)
durch Verklebung der Beschichtungen (3, 4) des Flächenmaterials
(2) gegeneinander mittels Ultraschall geschieht.
18. Tüte, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach
einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Tüte aus einem Flächenmaterial (2) besteht, welches
wenigstens auf seinen beiden Oberflächen eine bezüglich der
Tüte innere und äußere Beschichtung (3, 4) aufweist, die
heißsiegelfähig sind.
19. Tüte, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach
einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Tüte aus einem Flächenmaterial (2) besteht, welches
wenigstens auf seinen beiden Oberflächen eine bezüglich der
Tüte innere und äußere Beschichtung (3, 4) aufweist, die
Ultraschall-siegelfähig sind.
20. Tüte, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach
einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - die Finne (8) eine freie Länge aufweist, die der halben Breite (5) des Tütenbodens (15) entspricht,
- - die Finne (8) an ihrem freien Ende mittels einer zusätzlichen Siegelnaht verschlossen ist,
- - die Finne (8) parallel zum Tütenboden (15) umgeklappt und mit diesem verbunden ist,
- - unmittelbar oberhalb der Füllung die Tüte durch eine Quernaht versiegelt ist, mittels welcher lediglich die inneren Beschichtungen der gegeneinanderliegenden Lagen des Flächenmaterials (2) der Verpackungstüte (1) miteinander verbunden sind.
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