DE2917457A1

DE2917457A1 - Verfahren und anordnung zum versiegeln einer behaelteroeffnung

Info

Publication number: DE2917457A1
Application number: DE19792917457
Authority: DE
Inventors: Jan-Erik Olsen
Original assignee: TETRA PAK INT; Tetra Pak International AB
Current assignee: TETRA PAK INT; Tetra Pak AB
Priority date: 1978-05-02
Filing date: 1979-04-30
Publication date: 1979-11-08
Also published as: AU4661279A; AT365514B; CH637073A5; GB2020605B; NL7903309A; IT7922296A0; SE7805004L; ZA792037B; GB2020605A; CA1116569A; FR2424851A1; US4266993A; JPS6326021B2; IT1112781B; FR2424851B1; JPS5512093A; AR217920A1; ATA323779A; SE412204B; AU527364B2

Description

Dipl. Ing. Hans-Jürgen Müller .-

Dr. rer. nat Thomas Berendt - > ~

Dr.-Ing. Hans Leyh
luctk>Grahn-Sirafie38 D 8 München 80

TP 493-

Tetra Pack International AB S - 221 01 Lund 1, Schweden

Verfahren und Anordnung zum Versiegeln einer Behälteröffnung

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anordnung zum Versiegeln einer Öffnung in einem Verpackungsbehälter mittels eines-Deckstreifens.

Einweg-Verpackungsbehälter für flüssige Nahrungs- und Genußmittel, beispielsweise Milch und Fruchtsäfte, werden z.Zt. meist aus laminiertem Material hergestellt. Die Außenschicht des Laminats besteht meistens aus einem Thermoplast, da Thermoplaste nicht nur das Laminat wasserdicht machen, sondern auch das Heißversiegeln des Laminates ermöglichen, sofern die für die Verarbeitung des Laminates zu Verpackungsbehältern erforderlichen Versiegelungsrippen vorgesehen sind.

Zwischen den beiden äußeren Thermoplastschichten sind weitere Laminat schicht en vorhanden, die mannigfaltige Zwecke erfüllen. So erhöhen Fasermaterialien aus geschäumtem Thermoplast die Steifheit des Verpackungsmaterials, während Aluminiumfolie oder ein Film aus Polyvinylalcohol die Gasundurchlässigkeit des Materials erhöht. Die äußeren Thermoplastschichten des Laminats verhindern normalerweise, daß die inneren Schichten desselben mit dem Füllgut zur Berührung gelangen, was unerwünscht ist, weil gewisse Schichten dem Füllgut möglichst nicht ausgesetzt werden sollen. Dies gilt z.B. für die Faserschicht, da das Fasermaterial das Füllgut absorbieren würde, oder für die Aluminiumschicht, da Aluminium mit gewissen Füllgütern reagiert.

Verpackungsbehälter dieses Typs sind mitunter mit einer Einrichtung zum Öffnen ausgestattet, die z.B. in der Form einer aus dem Material ausgestanzten Entnahmeöffnung vorgesehen sein kann, die vor der Verarbeitung des Materials zu einzelnen Verpackungsbehältern mittels eines an die äußere Thermoplastschicht

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angeschweißten, abreißbaren Deckstreifens verdeckt wiiid. Dies hat zur Folge, daß die die Entnahmeöffnung umgebenden Schnittkanten des Materials sich innerhalb des Verpackungsbehälters befinden und daher mit dem Füllgut dennoch zur Berührung gelangen, was aus den genannten Gründen gewöhnlich unerwünscht ist. Bisher ist versucht worden, diese Schwierigkeit zu beseitigen, indem an der Innenseite des Verpackungsbehälters ein zweiter Deckstreifen angebracht wird. Dieser Streifen wird dabei einerseits an der Innenseite des die Entnahmeöffnung umgebenden Verpackungsmaterials und andererseits im Bereich der eigentlichen Entnahmeöffnung am äußeren Deckstreifen angeschweißt. Auf diese ¥_eise ist die Schnittkante zwar gegen den Innenraum des Verpackungsbehälters sicher abgeschirmt, jedoch bildet der innerhalb des Behälters befindliche Deckstreifen einen unerwünschten Mehraufwand, der die Herstellung der Öffnungsanordnung verteuert und erschwert und außerdem das Risiko der Bildung von Taschen und Hohlräumen erhöht, in denen Verunreinigungen und Bakterien zurückbleiben können. Diese Gefahr ist besonders hoch, wenn der Verpackungsbehälter aus einem Laminat besteht, das Schichten aus Schaumkunststoff enthält, da solche Laminate verhältnismäßig dick sind und in höherem Maß zur unerwünschten Taschenbildung neigen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das die Herstellung einer Öffnungsanordnung des beschriebenen Typs unter Vermeidung der Nachteile der bekannten Verfahren ermöglicht, bei denen teuere und schwer zu handhabende lose Streifen an der Innenseite des Verpackungsbehälters angebracht werden oder die Gefahr der Bildung von Taschen und Hohlräumen, in denen sich Bakterien und Verunreinigungen ansammeln können, besonders hoch ist.

Die Erfindung soll ein Verfahren zum Versiegeln einer Öffnung im Laminat eines Verpackungsbehälters mittels eines darüber befestigten Deckstreifens schaffen, bei dem die die Öffnung

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umgebende Laminatkante derart versiegelt wird, daß die Innenschichten) des Laminats durch Thermoplast verdeckt (werden), während die Kante derart umgeformt wird, daß die Bildung von Taschen und Hohlräumen verhindert wird.

Ferner soll für die angegebene Aufgabe gemäß der Erfindung eine Lösung erzielt werden, bei der die in dem Verpackungslaminat enthaltenen Therm0plastsch4.ch.ten sowohl zum Versiegeln der Schnittkante als auch zum Anschweißen des Deckstreifens genutzt werden.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Verfahren zum Versiegeln einer Öffnung in einer Wand eines Verpackungsbehälters aus einem laminierten Material mittels eines Deckstreifens gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß zwei oder mehr in dem Material enthaltene Thermoplastschichten mit dem Deckstreifen verbunden werden, indem die Kante der Öffnung sowie ein an diese angrenzender Bereich des Laminates und der Deckstreifen unter gleichzeitigem Aneinanderdrücken auf eine Temperatur oberhalb der Erweichungstemperatur des Thermoplastes erhitzt werden, so daß die Thermoplastschichten veranlaßt werden, über die Kante zu fließen, und sich miteinander und dem Deckstreifen vereinigen. Auf diese Weise entsteht eine schmiegsame schmale Materialkante, die mit einem homogenen Thermoplast verkleidet ist, der um die Kante geflossen ist, und die durch diesen direkt mit dem Mate* rial des Deckstreifens vereinigt ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung ist ferner dadurch gekennzeichnet, daß das Material erhitzt wird, indem es der Einwirkung von Ultraschall solcher Intensität und Frequenz ausgesetzt wird, daß der Thermoplast erweicht. Das Erhitzen durch Ultraschall ermöglicht ein schnelles Erreichen der gewünschten Temperatur ohne die Gefahr einer örtlichen Überhitzung des Materials.

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In Weiterbildung des Verfahrens gemäß der Erfindung kann die Einwirkung des Ultraschalls unterbrochen werden, wenn die Thermoplast schicht en erweicht sind, worauf anschließend der Er— hitzungsbereich des erhitzten Materials unter anhaltendem Zusammendrücken abkühlt oder gekühlt wird. Das Abkühlen unter Andruck gewährleistet, daß die Materialkante die ihr mitgeteilte Form beibehält und daß gleichzeitig ein gutes Anhaften des Deckstreifens gewährleistet wird.

Eine weitere vorteilhafte Abwandlung des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht darin, daß das Material auf eine Temperatur von 150 bis 200 C erhitzt wird. Diese Temperaturspanne hat sich als zum Herbeiführen des Fließens der gebräuchlichsten Thermoplaste geeignet erwiesen.

Gemäß der Erfindung wird ferner eine Anordnung zur Durchführung des hier angegebenen Verfahrens geschaffen. Eine bevorzugte Ausführungsform einer solchen Anordnung ist gekennzeichnet durch eine Andruckeinrichtung mit einer Arbeitsfläche, die dem zu behandelnden Materialbereich entspricht, einvmit der Andruckeinrichtung zusammenwirkendes Stützwerkzeug, Antriebselemente für das steuerbare Anpressen der Andruckeinrichtung gegen das Stützwerkzeug und Elemente zur Ultraschallerzeugung.

Eine Ausführungsform der Anordnung gemäß der Erfindung ist ferner dadruch gekennzeichnet, daß das Stützwerkzeug eine profilierte Arbeitsfläche aufweist. Dies verhindert, daß bei hohen Andruckkräften und/oder Temperaturen der Kunststoff vollständig herausgepreßt wird.

Eine weitere Ausführungsform der Anordnung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsfläche des Stützwerkzeugs eine Profiltiefe von 0,05 bis 0,4 mm, vorzugsweise von 0,2 mm hat»

Gemäß der Erfindung kann ferner das ultraschallerzeugende angestrebten

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Element in der Andruckeinrichtung angeordnet sein.

Vorteilhafterweise kann ferner die Arbeitsfläche der Andruckeinrichtung kreisringförmig sein.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß die Erfindung ein Verfahren und eine Anordnung zum dichten Anbringen eines Deckstrei— fens an Verpackungsbehältern, insbesondere an Einwegbehältern aus einem u.a. Thermoplastschichten enthaltenden Laminat für flüssige Nahrungs- und Genußmittel, betrifft. Verpackungsbehälter dieses Typs sind im allgemeinen mit einer Öffnungsanordnung in Form einer Ausgieß- oder Entnahmeöffnung ausgestattet, die aus der Oberseite des Behälters ausgestanzt und mittels eines abreißbaren Deckstreifens verschlossen ist. Die die Entnahmeöffnung umgebende Schnittkante liegt in diesem Fall im Inneren des Behälters und dies erfordert besondere Maßnahmen zur Verhütung des Auftretens von Ecken und Taschen, in denen sich Bakterien sammeln und halten könnten. Das Problem ist besonders kritisch bei verhältnismäßig dicken Verpackungslaminaten, die Schichten aus geschäumtem Thermoplast enthalten. Es ist häufig auch erforderlich, die freie Schnittkante zu versiegeln, denn das Laminat enthält gelegentlich Schichten, die aus mannigfaltigen Gründen der Berührung mit dem Füllgut nicht ausgesetzt werden sollten. Gemäß der Erfindung werden die Schwierigkeiten dadurch beseitigt, daß die Thermoplastschichten in den an die Entnahme-Öffnung angrenzenden Kantenbereichen zum Schmelzen gebracht und veranlaßt werden, über die Kante zu fließen, und einerseits miteinander und andererseits mit der dem Innenraum des Verpakkungsbehälters zugewendeten Seite des Deckstreifens verbunden werden. Dies wird durch gleichzeitiges Erhitzen und Zusammendrücken des eigentlichen Materialbereiches mit Hilfe eines ultraschallerhitzten Stempels und eines Gegenwerkzeuges als Stütz— werkzeug erzielt.

Das Verfahren gemäß der Erfindung wird nun anhand der beigefüg—

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Zeichnung eingehender beschrieben, die in schematischer Darstellung und starker Vergrößerung verschiedene Schnitte durch eine Öff nungsanordnung an einem Verpackungsbehälter, bestehend aus einer Entnahmeöffnung und einem diese verschließenden Deckstreifen, zeigt.

Fig. 1 zeigt die Öff nungsanordnung vor Durchführung des Ver~ fahrens gemäß der Erfindung;

Fig. 2 zeigt die Öffnungsanordnung nach Bearbeitung durch das Verfahren gemäß der Erfindung; und

Fig. 3 zeigt die Öff nungsanordnung gemäß Fig. 2 während der Bearbeitung nach dem Verfahren gemäß der Erfindung unter Veranschaulichung von Teilen der Anordnung zur Durchführung des Verfahrens, soweit diese für das Verständnis der Erfindung erforderlich sind.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch den Bereich einer Entnahmeöffnung 2 einer Verpackungsbehälterwand 1 . An der Außenseite der Wand des Verpackungsbehälters ist über der Entnahmeöffnung ein Deckstreifen 3 angebracht. Die ¥and 1 des Verpackungsbehälters besteht aus einem laminierten Material, das eine Trägerschicht k von im wesentlichen 0,8 mm Dicke enthält. Die Trägerschicht h besteht aus geschäumtem Thermoplast, z.B. Polystyrol. An der der Außenseite des Verpackungsbehälters zugewendeten Seite der Trägerschicht K befindet sich eine Schicht 5 aus homogenem Thermoplast, z.B. Polystyrol. Die Schicht 5 ist ca. 0,1 mm dick. An der dem Innenraum des Verpackungsbehälters zugewendeten Fläche der Trägerschicht befinden sich zwei weitere auf diese auflaminierte Schichten, nämlich eine Schicht 6 aus Aluminiumfolie und eine darüberliegende Schicht 7 aus homogenem Kunststoff, z.B. Polystyrol. Die Schicht 7 hat, gleich der Schicht 5, eine Dicke von im wesentlichen 0,1 mm.

Der beschriebene Typ eines Laminats wird zur Herstellung von

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Verpackungsbehältern, z.B. für Wein, verwendet und weist eine Äeihe von diesem Zweck entsprechenden Eigenschaften, wie sro"e Steifigkeit und gute Undurchlässigkeit gegenüber Flüssigkeiten und Gasen, auf. Diese Eigenschaften sind dem besonderen Aufbau und der Steifheit zu verdanken, die hauptsächlich darauf zurückzuführen sind, daß die homogenen Kunststoffschichten 5, 7 wegen der verhältnismäßig großen Dicke der Trägerschicht '+ in einem solchen Abstand voneinander liegen, daß eine hohe Biegesteifigkeit geschaffen wird, analog, z.B., wie bei I-Tragern. Die beiden homogenen Kunststoffschichten 5» 7 gewährleisten darüber hinaus eine hohe Undurchlässigkeit gegenüber Flüssigkeiten, während die Schicht aus Aluminiumfolie 6 zwischen der Kunststoffschicht 7 der Innenseite und der Schaumstoffschicht h die Gasdurchlässigkeit des Materials aufs äußerste vermindert, was bei der Abfüllung von Wein oder sterilisierten Erzeugnissen, z.B. sterilisierter Milch oder Fruchtsäften, besonders wichtig ist.

Die durch Stanzen, Ausschneiden o.dgl. in dem Material geschaffene Entnahmen" ffnung 2 ist mittels eines abreißbaren Deckstreifens 3 verschlossen, der an der Außenseite der Verpackungsbehälterwand 1 über der Entnahmeöffnung angebracht ist. Die Abmessungen des Deckstreifens 3 sind derart, daß er nicht nur die Entnahmeöffnung 2 selbst, sondern auch einen diese umgebenden Bereich der Verpackungsbehälterwand überdeckt, in dem er auch an der Wand angeklebt oder in einer anderen geeigneten Weise befestigt ist. In dem beschriebenen Fall kann die dichtende Anbringung des Deckstreifens an der Wand des Verpackungsbehälters durch Anwendung von Hitze und Druck erfolgen, da der Deckstreifen aus Polyvinylchlorid mit einer der Verpackungsbehälterwand zugewendeten Materialschicht 8 aus Polystyrol versehen ist, die durch örtliche Erhitzung, z.B. mittels Heißluft,erweicht und mit der Außenschicht 5 der Verpabkungsbehälterwand_} die aus dem gleichen Material hergestellt ist, verbunden werden kann.

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Die anhand der Fig. 1 beschriebene Öffnungsanordnung ist bei gewissen Typen von Verpackungsbehältern herkömmlich, hat jedoch gewisse Nachteile, z.B. unter anderen den, daß sich zwischen dem Deckstreifen und der Verpackungsbehälterwand an den dem Deckstreifen zugewendeten "Ecken" 9 in der Entnahmeöffnung Taschen und zurückspringende Hohlräume bilden können. Diese Schwierigkeit ist bei dem beschriebenen Typ einesVerpackungslaminates mit Schaumkunststoffschichten ganz bes-onders ausgeprägt, da ein solches Laminat verhältnismäßig dick ist und beim Beschneiden oder Stanzen verhältnismäßig unebene Bearbextungsflächen ausbildet. Häufig zeigt es sich auch, daß die verschiedenen in dem Laminat enthaltenen Schichten in der die Entnahmeöffnung umgebenden eigentlichen. Schnittfläche dem Innenraum des Verpakkungbehälters ausgesetzt sind, was aus hygienischen Gesichtspunkten unvorteilhaft ist, da die Schäumstoffschicht 4 an der Schnittfläche eine große Anzahl feiner Kanäle und Hohlräume darbietet, in denen sich Bakterien ansammeln können. Es kommt hinzu, daß, wie bereits erwähnt, die Schäumstoffschicht nicht gasdicht ist. Außerdem sollte die Schicht 6 aus Aluminiumfolie mit gewissen Füllguttypen, z.B. mit Wein, nicht zur Berührung gelangen, .da Aluminium mit gewissen Bestandteilen des Weines, wie mit Schwefel und Säuren, reagiert.

Um diese Nachteile zu beseitigen, ist es möglich, wie bisher in bekannter Weise die Entnahmeöffnung mit einem weiteren Deckstreifen zu versehen, der an der später der Innenseite des Verpackungsbehälter s zugewendeten Seite des Verpackungsbehälterlaminates angebracht wird und rund um die Entnahmeöffnung an diesem und im Bereich der Entnahmeöffnung selbst an dem äußeren Deckstreifen 3 dichtend befestigt wirdj so daß dieser letztere Teil des inneren Deckstreifens beim Öffnen des Verpackungsbehälters .durch Abreißen des Außenstreifens mit diesem entfernt wird. Die Anbringung des inneren Deckstreifens bringt jedoch weitere Nachteile mit sich, die in der Einleitung zu dieser Beschreibung aufgezeigt worden sind, und. die Erfindung bietet daher eine

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Lösung an, bei der eine weitere Bearbeitung der Öffnungsanordnung gemäß Fig. 1 erfolgt.

Das Verpackungsbehälterlaminat gemäß Fig. 2 ist in seinem Aufbau gleich, dem gemäß Fig. 1 und enthält also eine tragende Mittelschicht aus Schaumkunststoff, eine Aluminiumschicht 6 sowie homogene Kunststoffschichten 5 und 7 an den Außenseiten. Der Deckstreifen 3 entspricht ebenfalls demjenigen nach Fig. 1 und besteht aus einem Laminat, das eine der Wand des Verpackungsbahälters zugewendete Polystyrolschicht 8 und eine Polyvinylchlorids chi cht °-a enthält.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, wurde die der Entnahmeöffnung zugewendete Schnittkante des Verpackungslaminates derart bearbeitet, daß sie glatt an der Unterseite des Deckstreifens 3 anliegt, während gleichzeitig die Kante derart dicht verschlossen worden ist, daß die beiden Innenschichten des Laminates k und 6 dem Innenraum des Behält-ers nicht ausgesetzt sind. Diese dichte Anbringung des Deckstreifens wird dadurch erzielt, daß die in dem Material enthaltenen Schichten aus Thermoplast, nämlich die Schichten 4, 5 und 7» derart verschmolzen werden, daß sie alle sowohl miteinander als auch mit der Innenseite des Deckstreifens entweder direkt oder indirekt über Thermoplast— Zwischenschichten, verbunden werden. Dies geschieht, indem die die Entnahmeöffnung 2 umgebende Kante des Verpackungsmaterials und der an. diese angrenzende Bereich des Laminats gleichzeitig aneinandergedrückt und auf eine Temperatur oberhalb der Erweichungstemperatur des Thermoplastes erhitzt werden, was zur Folge hat, daß die 'Thermoplastschichten veranlaßt werden, über die ursprüngliche Materialkante auswärts zu fließen und derart zusammenzufließen, daß sie sowohl miteinander als auch mit der Schicht 8 des Deckstreifens 3 verschmelzen. Dabei wird eine Materialzunge 10 aus homogenem Thermoplast gebildet, die eng an dem mittleren Teil der Entnahmeöffnung 2 liegt und weitgehend von der ursprünglichen tragenden Schaumstoff-schicht herrührt. Die

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Zunge 10 verschließt und verdeckt die Kante der tragenden Schaumstoffschicht sowie der Aluminiumfolie 6 und verhindert hierdurch in wirksamer Weise, daß diese Schichten mit dem Füllgut des Behälters zur Berührung gelangen. Auf diese Weise wird verhindert, daß das Füllgut durch die Berührung mit der Aluminiumfolie oder durch eindringendes Gas beeinträchtigt wird, da die Abdichtung der Kantenfläche der Schaumstoffschicht zugleich eine wesentliche Erhöhung der Gasundurchlässigkeit bewirkt.

Dank dem glatten Übergang zwischen der ursprünglichen Materi— aldicke und der Dicke der Zunge 10 wird die Bildung von Hohlräumen oder Taschen, in denen Verunreinigungen oder Bakterien sich sammeln und halten können und die beim Sterilisieren der Verpackung nur schwer in wirksamer ^eise zu erfassen sind, verhindert, und da die Innenfläche des Verpackungsmaterials im Bereich der Entnahmeöffnung nun ausschließlich aus homogenem Thermoplast besteht, ist auch das Problem der feinen Kanälchen oder Kapillaren in der ursprünglichen Schnittfläche beseitigt.

Die Umformung der Schnittfläche der Entnahmeöffnung 2 zu der Form gemäß Fig. 2 wird, wie oben bereits erwähnt, dadurch erzielt, daß sowohl das Verpackungsmaterial '.als auch der Deckstreifen der gleichzeitigen Einwirkung von Hitze und Druck ausgesetzt werden. Dies geschieht im einzelnen dadurch, daß die Materialschichten gleichzeitig zusammengedrückt und der Einwirkung von Ultraschall solcher Intensität und Frequenz ausgesetzt werden, daß der Thermoplast erweicht und zur Bildung der Zunge 10 ausfließt. Wenn die Thermoplastschichten aus Polystyrol bestehen, wird die gewünschte Wirkung erzielt, indem die Materialschichten mit einer Kraft von 50 kp/cm zusammengedrückt und gleichzeitig die Thermoplastschichten auf eine Temperatur von 150 bis 200 ⁰C erhitzt werden.

Umformung der Materialkante wird gemäß der Erfindung mit Hilfe einer Anordnung erzielt, deren Wirkteile in Fig. 3 veranschaulicht sind. Das in Fig. 3 gezeigte Verpackungsmaterial

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sowie der Deckstreifen stimmen mit den oben beschriebenen und dargestellten im Aufbau überein. Fig. 3 zeigt jedoch das Material im Augenblick der Formung, bei der es mit Hilfe der Anordnung gemäß der Erfindung gleichzeitig erhitzt und zusammengedrückt wird. Diese Anordnung weist eine Andruckeinrichtung 11 mit einer Arbeitsfläche 12, ein Stützwerkzeug 13 und (nicht dargestellte) Antriebselemente für die Verschiebung der Andruckeinrichtung in Richtung gegen das Stützwerkzeug bzw. von diesem fort sowie für die Erzeugung der gewünschten Andruckkraft zusammen mit Elementen zur Ultraschallerzeugung auf. Die Andruckeinrichtung 11 hat die Form eines Stempels, an dessen Ende die Arbeitsfläche 12 angeordnet ist. Die Arbeitsfläche ist im wesentlichen kreisringförmig, und ihr Außen- und Innendurchmesser entsprechen dem Außen- bzw. Innendurchmesser des zusammenzudrückenden Bereiches der Verpackungsmaterialwand. Im mittleren Teil der Arbeitsfläche befindet sich eine Aussparung in der Andruckeinrichtung, wodurch eine nutzlose Druckausübung in denjenigen Teilen des Deckstreifens verhindert wird, die sich über der Entnahmeöffnung befinden und somit nicht mit der Wand des Verpackungsbehälters verbunden werden sollen. Das Stützwerkzeug 13 hat eine

/kreisringförmige fezw. ^ ^ ^x, ■ *. * α η * *.

/ zylindrische Arbextsflache, deren Durchmesser mit dem Außendurchmesser der Arbeitsfläche 12 übereinstimmt. In der Mitte des Stützwerkzeuges 13 befindet sich ein Kanal 14 für die Entlüftung des Raumes zwischen dem Stützwerkzeug und dem Deckstreifen.

schall

Das Element zur Erzeugung des Ultra/ kann ein getrennter Ausrüstungsteil sein, der an einem gewünschten Punkt angebracht ist, ist jedoch hier in entsprechender Weise mit der Andruckeinrichtung 11 zusammengebaut oder in dieser angeordnet, so daß der Ultraschall über die Andruckeinrichtung und die Arbeitsfläche auf die zu bearbeitende Materialfläche übertragen wird. Dieses ultraschallerzeugende Element kann von bekannter Ausbildung sein und braucht daher hier nicht im einzelnen beschrieben zu werden.

Die dichtende Anbringung des Deckstreifens erfolgt, während

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sich, das Verpackungsmaterial noch in ebener Lage befindet und sich in einfacher Weise zwischen die Andruckeinrichtung und das Stützwerkzeug einführen läßt, die zu diesem Zeitpunkt voneinander getrennt sind. Es ist zweckmäßig, den Deckstreifen 3 bereits vorher in der richtigen Stellung über der Entnähmet) ffnung an dem Material des Verpackungsbehälters provisorisch anzubringen. Wenn das Verpackungslaminat sowie der Deckstreifen in die korrekte Lage zwischen Andruckeinrichtung und Stützwerkzeug gebracht sind, wird das ultraschallerzeugende Element in Tätigkeit gesetzt, und gleichzeitig wird die Andrückeinrichtung gegen das Stützwerkzeug 13 bewegt. Wenn die Andruckeinrichtung mit dem Deckstreifen 3 zur Berührung gelangt ist, beginnt die Erhitzung des Materials augenblicklich.Die Bewegung der Andruckeinrichtung gegen das Stützwerkzeug dauert an, bis die Materialschichten mit einer vorherbestimmten Druckkraft von vorzugsweise ca. 50 kp/cm^ zusammengedrückt sind. Die Materialschichten sind zu diesem Zeitpunkt in die Stellung gemäß Pig. 3 zusammengedrückt, während gleichzeitig die Thermoplastschichten auf eine Temperatur von 150 bis 200 C erhitzt sind und bereits über die ursprüngliche Schnittfläche hinaus fließen. Nach einer gesamten Heizdauer von ca. 0,15 s wird das Heizen eingestellt, indem die TJltraschallerzeugung un-terbrochen wird. Der Druck wird jedoch während einer weiteren Zeitspanne von ca, 0,1 s aufrechterhalten, während das Material abkühlen gelassen wird. Das Abkühlen wird dadurch beschleunigt, daß das Material weiterhin in Berührung mit der Andruckeinrichtung sowie mit dem ^tützwerkzeug verbleibt, die beide aus einem Material von hoher Wärmeleitfähigkeit, wie Metalljbestehen. Nach Ablauf der erforderlichen Abkühlzeit ist das Versiegeln beendet, die Andruckeinrichtung wird von dem Material zurückgezogen, und dieses kann entnommen werden.

Um jegliche nachteiligen Einflüsse auf den Deckstreifen und das geschmolzene Thermoplastmaterial durch den zunehmenden Luftdruck in dem Raum zwischen dem Deckstreifen und dem Stützwerkzeug zu verhindern, wird dieser Raum während des Vorganges über einen Entlüftungskanal 14 entlüftet, der gegen die Atmosphäre hin

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offen oder mit einer Saugpumpe verbunden sein kann.

Praktische Versuche haben ergeben, daß die Höhe des anzuwendenden Druckes sowie die Temperatur gelegentlich (d.h. bei gewissen Materialtypen oder -dicken) zur Erzielung der gewünschten Ergebnisse innerhalb sehr enger Grenzen eingehalten werden müssen. Eine Anzahl von Versuchen war erfolglos, weil die Temperatur oder der Druck zu gering oder zu hoch gewählt war, was dazu führte, daß die Kunststoffschicht in solchem Maß-.zusammengedrückt wurde, daß praktisch kein Kunststoffmaterial mehr zwischen dem Deckstreifen und der Aluminiumfolie verblieb, wodurch die Haftfähigkeit und die Undurchlässigkeit beeinträchtigt wurden.

Diese Schwierigkeiten werden beseitigt, indem bei einer bevorzugten Ausführungsform der Anordnung gemäß der Erfindung das Stützwerkzeug mit einer profilierten Arbeitsfläche, z.B. mit einer Fläche mit vertieften Schriftzeichen oder mit einer Fläche mit

spiral- oder

Ringnuten oder/wendeiförmigen Nuten versehen ist. Die Profiltiefe soll dabei von 0,05 bis 0,4 mm, vorzugsweise 0,2 mm,betragen, während ein Wert von/0,5 tnm für den Abstand zwischen den Nuten (Aussparungen) sich als vorteilhaft erwiesen hat. Diese Ausbildung eines Stützwerkzeufces gewährleistet, daß die den Nuten oder Aussparungen entsprechenden Teile der Laminatsei lichten einer nur begrenzten Druckkraft ausgesetzt sind, deren Größe von. der gesamten Druckkraft unabhängig ist und vielmehr von der Profiltiefe des Stützwerkzeugs und in gewissem Maße von der Dicke des Laminates , d.h. der in den Nuten oder Aussparungen zusammengedrückten Materialmenge, bestimmt wird.

Die Profilierung hat sich als äußerst wirksam erwiesen und ermöglicht die Wahl von Druck und Temperatur innerhalb erheblich erweiterter "Toleranzgrenzen im Vergleich zu einem Stützwerkzeug mit glatter unprofilierter Arbeitsfläche. Es hat sich gezeigt, daß die auf diese Weise erzeugte leichte Profilierung der der Innenseite des Verpackungsbehält—ers zugewendeten Fläche keine Nachteile verursacht.

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Das Erhitzen der Materialkante bei dem Vorgang gemäß der Erfindungkann natürlich mit Hilfe anderer Verfahren, z.B. durch Heißluft usw. erfolgen. Es ist jedoch dann weitaus schwieriger, eine gleichmäßige Erhitzung über die volle Dicke des Materials zu erzielen, da der Schaustoff eine gewisse Wärmedämmung bewirkt und außerdem die Aluminiumschicht die lärme aus dem die Entnahmeöffnung umgebenden, zu erhitzenden Raum, der verhältnismäßig begrenzt ist, ableitet. Da außerdem durch Anwendung solcher Verfahren zum Erhitzen von Materialflächen diese in höherem Maße erhitzt werden als bei Anwendung von Ultraschall, wird die Gefahr erhöht, daß das Material an der An-druckeinrichtung oder dem Stützwerkzeug anhaftet und daran zurückbleibt, und die Gefahr unbefriedigender Ergebnisse bei der Versiegelung geschaffen. Ultraschall bietet außerdem den Vorteil, daß die Verschließeinrichtung, d.h. die Andruckeinrichtung und das Stutζwerkzeug, während der ganzen übrigen Dauer in kaltem Zustand gehalten werden · und somit nach Beendigung des Erhitzens zum Abkühlen beitragen kann.

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L e e r s e i t e

Claims

TP 493 As/F

Patentansprüche

. 1 Verfahren zum Versiegeln einer Öffnung in einer Wand eines Verpackungsbehälters aus einem laminierten Material mittels eines Deckstreifens, dadurch gekennzeinet. daß zwei oder mehr in dem Material enthaltene Thermoplastschichten (4, 5» 7) mit dem Deckstreifen (3) verbunden werden, indem die Kante der Öffnung (2) sowie ein an diese angrenzender Bereich des laminierten Materials (i) und der Deckstreifen (3) unter gleichzeitigem Aneinanderdrücken auf eine Temperatur oberhalb der Erweichungstemperatur des Thermoplastes erhitzt werden, so daß die Thermoplastschichten (4, 5» 7) veranlaßt werden, über die Kante zu fließen, und sich miteinander und mit dem Deckstreifen (3) vereinigen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material zum Erhitzen desselben der Einwirkung von Ultraschall solcher Intensität und Frequenz ausgesetzt wird, daß der Thermoplast erweicht.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschalleinwirkung unterbrochen wird, wenn die Thermoplast schicht en erweicht sind, und daß anschließend der erhitzte Materialbereich unter andauerndem Zusammendrücken abgekühlt wird.
h. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Material auf eine Temperatur von 150 bis 200 ⁰C erhitzt wird.
5. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der

vorstehenden Ansprüche,gekennzeichnet durch eine Andruckeinrichtung (11) mit einer dem zu behandelnden Materialbereich entsprechenden Arbeitsfläche (12), ein mit der Andurckeinrichtung zusammenwirkendes Stützwerkzeug (13), Antriebselemente zum steuerbaren Andrücken der Andruckeinrichtung (ii) gegen das Stützwerkzeug (13) und Elemente für die Erzeugung von Ultraschall.
6. Anordnung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Stützwerkzeug (13) eine profilierte Arbeitsfläche aufweist.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsfläche des Stützwerkzeuges (13) eine Spiralnut aufweist.
8. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsfläche des Stützwerkzeuges eine Profiltiefe von 0,05 bis 0,4, vorzugsweise von 0,2 mm hat.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet _t daß das ultraschallerzeugende Element in der Andruckeinrichtung (11) angeordnet ist.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsfläche der Andruckeinrichtung kreisringförmig ist.

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