DE3787936T2 - Vorrichtung zur befestigung eines hilfsstücks auf einem filmband. - Google Patents

Vorrichtung zur befestigung eines hilfsstücks auf einem filmband.

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Description

    HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anbringen einer Verbindungseinrichtung an einer Folienbahn. Insbesondere betrifft die Erfindung eine verbesserte Vorrichtung zum Durchstoßen und Verschweißen einer Folienbahn mit einer Verbindungseinrichtung.
  • Auf manchen Verpackungsgebieten, die unter anderem Pharmazeutika, Nahrungsmittelerzeugnisse und Molkereiprodukte einschließen, ist es erwünscht, flexible Behälter herzustellen, die Einrichtungen zum Zugang zu dem Behälter (nachstehend "Verbindungseinrichtungen") aufweisen. Im vorliegenden Zusammenhang umfaßt der Ausdruck Verbindungseinrichtung ohne Einschränkung Ventile, Öffnungen, Öffnungsumschließungsanordnungen und andere Einrichtungen zum Zugang zu einem Behälter. Verbindungseinrichtungen bilden Öffnungen zum Herstellen einer Fluidverbindung zwischen dem Behälter und der äußeren Umgebung. Ein Beispiel eines Behälters, der eine Verbindungseinrichtung verwendet, ist der flexible Behälter VIAFLEX® für parenterale Lösungen, der von Travenol Laboratories, Inc., Deerfield, Illinois, hergestellt wird.
  • Flexible Behälter mit Verbindungseinrichtungen können von Form-, Abfüll- und Schweiß-Verpackungsmaschinen hergestellt werden. Form-, Abfüll- und Schweiß-Verpackungsmaschinen stellen eine Vorrichtung dar zum Formen einer Folienbahn zu einem flexiblen Behälter, der ein gewünschtes Produkt enthält. Charakteristisch haben diese Maschinen einen Formkern oder Dorn, ein Füllrohr und Thermoschweißelemente. Der Formkern oder Dorn formt die Folienbahn zu Schlauchform um das Füllrohr herum. Das Füllrohr wird verwendet, um zu verpakkendes Gut in die schlauchförmige Folienbahn abzugeben.
  • Bei einem Typ von Form-, Abfüll- und Schweiß-Verpackungsmaschine werden die Verbindungseinrichtungen über ein Impulsschweißsystem angebracht. Normalerweise verwenden Impulsschweißsysteme ein ringförmiges Heizelement, dessen Gestalt im wesentlichen gleich dem Flanschbereich der Verbindungseinrichtung ist. Bei einem System vom Impulstyp wird das Ringelement nicht ständig aufgeheizt, sondern statt dessen für einen ausreichenden Zeitraum aufgeheizt, um dem Ringelement genügend Wärmeenergie zu verleihen, um die Folienbahn zum Schmelzen und zum dichten Anschmelzen an dem Flansch der Verbindungseinrichtung zu veranlassen.
  • Je nach dem Endverwendungszweck kann die Folienbahn, an der die Verbindungseinrichtung angebracht ist, eventuell ein vorher angebrachtes Loch aufweisen. Bei der typischen Konstruktion von "Beutel in einer Schachtel" wird die Folie typischerweise vorher durchstoßen. Dazu wird die Folienbahn vorher durchstoßen, und die Verbindungseinrichtung wird über dem vorher gebildeten Loch positioniert, so daß eine Fluidverbindung zwischen der Verbindungseinrichtung und dem Behälter besteht. Der Stand der Technik verwendet auch ein Verfahren zum Einführen einer Verbindungseinrichtung durch das vorher gebildete Loch. Beide Verfahren verlangen, daß die Verbindungseinrichtung präzise über oder in dem vorgebildeten Loch positioniert wird, wodurch die Produktion der flexiblen Behälter verlangsamt wird.
  • EP-A-0 210 259, die Art. 54(3) EPÜ entspricht, zeigt eine Vorrichtung zum gleichzeitigen Durchstoßen und Verschweißen der Folienbahn mit der Verbindungseinrichtung. Die vorliegende Erfindung gibt eine verbesserte Vorrichtung zum Durchstoßen und Verschweißen der Folienbahn mit der Verbindungseinrichtung an.
  • Die vorliegende Erfindung gibt eine Vorrichtung an zum Durchstoßen einer Folienbahn und Verschweißen der Folienbahn mit einer Verbindungseinrichtung, die einen Hauptbereich und einen Flansch hat, wobei die Vorrichtung aufweist: ein Widerlagerelement, das eine erwärmte Vorderfläche hat, die die Folienbahn während des Verschweißens in Kontakt mit dem Flansch hält, dadurch gekennzeichnet, daß die erwärmte Vorderfläche sowohl niedrigere als auch erhabene flache Bereiche hat, um die Folienbahn in Kontakt mit dem Flansch zu halten, und ferner gekennzeichnet durch eine Thermoschweißspitze, die sich von dem erhabenen Bereich erstreckt, um die Folienbahn zu durchstoßen.
  • Ein Vorteil der Erfindung ist, daß die Vorrichtung zum Durchstoßen und Verschweißen der Folienbahn eine starke Thermoschweißverbindung zwischen der Folienbahn und der Verbindungseinrichtung herstellt.
  • Außerdem ist es ein Vorteil der Erfindung, daß die Thermoschweißvorrichtung der Erfindung eine effektive Thermoschweißverbindung an dem Flansch der Verbindungseinrichtung herstellt.
  • Außerdem ist es ein Vorteil der Erfindung, daß die Thermoschweißvorrichtung niedrigere Thermoschweißtemperaturen anwenden kann.
  • Die Thermoschweißvorrichtung kann einen Radius und eine Hinterschneidung aufweisen, um ein Drapieren bzw. Herumwickeln der Folie zu verhindern.
  • Die Thermoschweißvorrichtung kann eine Nut aufweisen, um den Einschluß von Luft zwischen der Thermoschweißvorrichtung und der Folienbahn zu verhindern.
  • Die Thermoschweißvorrichtung kann flache Bereiche aufweisen, um die Fähigkeit des Benutzers zu verbessern, die Thermoschweißvorrichtung von dem Thermoschweißblock zu entfernen.
  • Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der genauen Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungsformen und aus den Zeichnungen.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer Vorrichtung zum Durchstoßen und Schweißen.
  • Fig. 2 zeigt eine Perspektivansicht der Thermoschweißvorrichtung von Fig. 1.
  • Fig. 3 zeigt eine perspektivische Draufsicht von oben auf eine andere Ausführungsform einer Thermoschweißvorrichtung.
    • GENAUE BESCHREIBUNG DER DERZEIT BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer Thermoschweißvorrichtung 10. Die Thermoschweißvorrichtung 10 hat die Funktion, eine Verbindungseinrichtung 13 an einer Folienbahn 20 anzubringen. Dies ermöglicht es, in einer Form-, Abfüll- und Schweiß-Verpackungsmaschine einen Behälter mit einer Verbindungseinrichtung 13 herzustellen. Im vorliegenden Zusammenhang bedeutet der Ausdruck "Form-, Abfüll- und Schweiß- Verpackungsmaschine" Verpackungsmaschinen zum Herstellen eines ein Produkt enthaltenden Behälters aus einer Folienbahn.
  • Die Thermoschweißvorrichtung 10 ist ausgebildet, um bevorzugt mit der Vorrichtung und dem Verfahren zum Anbringen einer Verbindungseinrichtung an einer Folienbahn, wie in EP-A-0 210 259 beschrieben, verwendet zu werden. Auf die Offenbarung von EP-A-0 210 259 wird hier Bezug genommen.
  • Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, weist zu diesem Zweck die Thermoschweißvorrichtung 10 einen Gewindebereich 11 auf, der ausgebildet ist, um in einem Thermoschweißblock 12 aufgenommen zu werden, der eine Heizpatrone (nicht gezeigt) und ein Thermoelement (nicht gezeigt) aufweist. Der Thermoschweißblock 12 wird dann an einem Trägerblock an dem Füllrohr befestigt, wie in der US-Patentanmeldung Nr. 697 534 beschrieben ist.
  • Gemäß Fig. 2 weist die Thermoschweißvorrichtung 10 eine Thermoschweißspitze 32 und ein Widerlagerelement 34 auf. Das Widerlagerelement 34 hat eine Vorderfläche 36. Wie gezeigt, weist die Vorderfläche 36 des Widerlagerelements 34 einen flachen niedrigeren Bereich 35 und einen flachen erhabenen Bereich 37 auf.
  • Der erhabene Bereich 37 gewährleistet, daß zwischen der Verbindungseinrichtung 13 und der Folienbahn 20 eine feste Schweißverbindung über die Gesamtoberfläche des Flanschs 14 der Verbindungseinrichtung gebildet wird. Der erhabene Bereich 37 gleicht die Durchbiegung der Verbindungseinrichtung 13 beim Verschweißen der Folienbahn 20 mit der Verbindungseinrichtung 13 aus.
  • Bevorzugt verläuft der erhabene Bereich 37 von dem unteren Bereich 35 der Vorderfläche 36 des Widerlagerelements 34 um ungefähr 0,0254 mm bis ca. 0,381 mm (1/1000 bis ca. 15/1000 inch) und erstreckt sich am meisten bevorzugt um ungefähr 0,127 mm (5/1000 inch). Der erhabene Bereich 37 ist vorteilhaft, weil aufgrund der größeren Höhe des erhabenen Bereichs 37 die Folienbahn 20 fest mit dem Flansch 14 der Verbindungseinrichtung 13 verschweißt wird.
  • Der erhabene Bereich 37 hat bevorzugt einen Umfang gleich demjenigen Bereich des Flanschs 14 der Verbindungseinrichtung 13, der nicht von dem elastomeren Abstützelement 50 des Thermoschweiß-Pressenkopfs 41 abgestützt ist. Wie in einzelnen in EP-A-0 210 259 erläutert wird, hat der Thermoschweiß-Pressenkopf 41 die Funktion, die Verbindungseinrichtung 13 gegen die Folienbahn 20 und damit die Thermoschweißvorrichtung 10 zu drängen. Aufgrund der Konstruktion der Verbindungseinrichtung 13 hat derjenige Bereich der Verbindungseinrichtung 13, der nicht von dem Abstützelement 50 abgestützt wird, genügend strukturelle Steifigkeit und benötigt daher das ihn abstützende Abstützelement 50 nicht.
  • Die Thermoschweißspitze 32 weist einen langen Körper 38 und eine Spitze 40 auf. Bevorzugt hat die Spitze 40 konische Gestalt. Bevorzugt liegt der Winkel des Scheitels der Spitze 40 zwischen ca. 40 und ca. 55º. Bevorzugt beträgt der Winkel des Scheitels ca. 45º. Bevorzugt ist die Spitze 40 abgerundet, um zu gewährleisten, daß sie nicht zu scharf ist.
  • Die Länge der Thermoschweißvorrichtung kann eine wichtige Dimension sein. Bevorzugt beträgt die Länge der Thermoschweißvorrichtung 10 von ihrem rückwärtigen Bereich 31 bis zu der Spitze 40 ca. 13,97 bis ca. 16,51 mm (550/1000 bis ca. 650/1000 inch) bei einer Folienbahn einer Dicke von ca. 100 um bis ca. 200 um.
  • Bevorzugt ist die Thermoschweißvorrichtung 10 aus einem Metall, beispielsweise Aluminium, hergestellt. Es wurde gefunden, daß 6061-Aluminium zufriedenstellend funktioniert. Bevorzugt ist das Aluminium hochglanzpoliert und mit einer teflongetränkten Eloxalschicht beschichtet. Eine teflongetränkte Eloxalschicht, die von Nimet Industries unter der Bezeichnung Nituff vertrieben wird, hat sich als zufriedenstellend funktionierend erwiesen. Die Teflonbeschichtung ergibt besseren Verschleiß für die Thermoschweißvorrichtung 10 und ergibt außerdem eine Oberfläche, die leicht von der Kunststoffkruste befreit werden kann. Außerdem verhindert die Beschichtung ein Einbeulen der Thermoschweißvorrichtung 10.
  • Bevorzugt weist die Thermoschweißvorrichtung 10 flache Bereiche 60 auf. Die flachen Bereiche 60 sind eine Möglichkeit, um den Benutzer beim Entfernen der Thermoschweißvorrichtung 10 von dem Thermoschweißblock zu unterstützen. Da die Thermoschweißvorrichtung 10 im Gebrauch erwärmt wird, kann sich das Gewinde 11 wegen der Hitze verformen. Es kann daher schwierig sein, die Thermoschweißvorrichtung 10 von dem Thermoschweißblock abzunehmen. Die flachen Bereiche 60 bilden ein Mittel zur Nutzung einer mechanischen Kraftverstärkung, um die Thermoschweißvorrichtung 10 zu entfernen.
  • Bevorzugt hat der lange Körper 38 der Thermoschweißspitze 32 einen Außendurchmesser, der ca. 0,0508 mm (0,002 inch) bis ca. 0,1016 mm (0,004 inch) größer als der Innendurchmesser der Öffnung in der Verbindungseinrichtung 13 ist. Das kann eine wichtige Dimension sein, denn wenn der Durchmesser zu groß ist, ist es schwierig, die Thermoschweißspitze 32 von dem Schaft der Verbindungseinrichtung 13 zu entfernen, nachdem die Folienbahn 20 mit der Verbindungseinrichtung verschweißt wurde. Wenn der Außendurchmesser der Thermoschweißspitze 32 zu klein ist, ist es schwierig, eine ordnungsgemäße Ausfluchtung in bezug auf die Verbindungseinrichtung 13 und die Folienbahn 20 zu erhalten.
  • Bevorzugt weist die Thermoschweißvorrichtung 10 einen Radius 61 und eine Hinterschneidung 62 auf. Der Radius 61 und die Hinterschneidung 62 verhindern ein Drapieren bzw. Herumwickeln der Folie 20, während sie mit der Verbindungseinrichtung 13 verschweißt wird. Ohne den Radius 61 und die Hinterschneidung 62 kann die Folie 20 nach unten um die Seite des Widerlagerelements 34 herum von dem Abstützelement 50 geschoben werden, was eine Schwächung der Folie an dieser Stelle verursacht. Der Radius 61 und die Hinterschneidung 62 haben die Funktion, die Folie 20 von einem Kontakt mit der Thermoschweißvorrichtung 10 wegzuschieben. Bevorzugt hat der Radius 61 eine Querschnittsbreite von ca. 0,508 bis ca. 0,889 mm (20/1000 bis ca. 35/1000 inch). Es wurde gefunden, daß, wenn der Radius eine Dicke von ca. 0,6858 mm (27/1000 inch) hat, er zufriedenstellend funktioniert. Bevorzugt ist die Hinterschneidung 62 zwischen ca. 0,254 mm bis ca. 0,762 mm (10/1000 bis ca. 30/1000 inch) tief. Es wurde gefunden, daß die Hinterschneidung mit einer Tiefe von ca. 0,508 mm (20/1000 inch) zufriedenstellend funktioniert.
  • Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform einer Thermoschweißvorrichtung 10. Wie gezeigt, weist die Thermoschweißvorrichtung 10 eine Thermoschweißspitze 132 und ein Widerlagerelement 134 auf, das eine Vorderfläche 136 hat. Die Vorderfläche 136 hat einen erhabenen Bereich 137 und einen niedrigeren Bereich 135. Bevorzugt hat der erhabene Bereich 137 Dimensionen, die denjenigen des erhabenen Bereichs 37 der vorher angegebenen Thermoschweißvorrichtung 10 gleichen.
  • Der tiefere Bereich 135 kann eine Nut 150 aufweisen. Die Nut 150 hat die Funktion, eine Einrichtung zu bilden, um zuzulassen, daß während des Schweißvorgangs zwischen der Fläche 135 der Thermoschweißvorrichtung 10 und der Folienbahn 20 eingeschlossene Luft entweichen kann. Bevorzugt liegt die Nut 150 zwischen ca. 1,27 bis ca. 1,778 mm (50/1000 bis ca. 70/1000 inch) vom Umfangsrand der Fläche 136. Am meisten bevorzugt liegt die Nut 150 1,524 mm (60/1000 inch) vom Umfangsrand der Fläche 136. Es wurde gefunden, daß eine Nut 150 mit einer Tiefe von ca. 0,0254 mm (1/1000 inch) und einer Breite von 0,0254 mm (1/1000 inch) zufriedenstellend funktioniert.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Durchstoßen einer Folienbahn (20) und Verschweißen der Folienbahn (20) mit einer Verbindungseinrichtung (13), die einen Hauptbereich und einen Flansch (14) hat, wobei die Vorrichtung aufweist: ein Widerlagerelement (34, 134), das eine erwärmte Vorderfläche (36, 136) hat, die die Folienbahn (20) während des Verschweißens in Kontakt mit dem Flansch (14) hält, dadurch gekennzeichnet, daß die erwärmte Vorderfläche (36, 136) sowohl niedrigere als auch erhabene flache Bereiche (35, 135; 37, 137) hat, um die Folienbahn in Kontakt mit dem Flansch (14) zu halten, und ferner gekennzeichnet durch eine Thermoschweißspitze (32, 132), die sich von dem erhabenen Bereich (37, 137) erstreckt, um die Folienbahn (20) zu durchstoßen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 in Kombination mit einer Verbindungseinrichtung (13) und einem Pressenkopf (41), wobei der Pressenkopf (41) auf der der Thermoschweißspitze (32, 132) entgegengesetzten Seite der Folienbahn (20) angeordnet ist, um die Verbindungseinrichtung (13) in Richtung zu der Folienbahn (20) zu drängen, wobei der Pressenkopf (41) für die Verbindungseinrichtung ein Abstützelement (50) hat, um einen Bereich des Flansches (14) der Verbindungseinrichtung (13) abzustützen; und der erhabene Bereich (37) der erwärmten Vorderfläche einen Umfang hat, der im wesentlichen gleich einem Umfang eines Bereichs des Flansches (14) ist, der von dem Abstützelement (50) nicht abgestützt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erwärmte Vorderfläche (136) eine Nut (150) aufweist, um eingeschlossene Luft abzugeben.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Nut (150) in dem niedrigeren Bereich (135) positioniert ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, wobei eine Einrichtung zum Befestigen der Vorrichtung an einer Heizeinrichtung vorgesehen ist, die eine Gewindeschraube (11) aufweist, die sich von der Rückseite des Widerlagerelements (34, 134) erstreckt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, die Abplattungen (60) aufweist, die einen Bereich des Außenumfangs des Widerlagerelements umschreiben, um das Entfernen der Vorrichtung von der Heizeinrichtung zu unterstützen.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Winkel des Scheitels der Thermoschweißspitze ca. 40º bis ca. 55º beträgt.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die einen Radius (61) aufweist, der die erwärmte Vorderfläche umschreibt und von einer Hinterschneidung (62) definiert ist, um ein Drapieren der Folie zu verhindern.
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