DE4216193A1 - Verfahren zur herstellung kontinuierlicher verpackungen in unterteilter form - Google Patents

Verfahren zur herstellung kontinuierlicher verpackungen in unterteilter form

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DE4216193A1
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Yasuyuki Fujii
Tutomu Nebashi
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung kontinuier­ licher Verpackungen in unterteilter Form, wobei ein Beutelteil der Verpackung aus einem wasserlöslichem Film hergestellt ist und mit einem Pulver oder Granulat gefüllt wird. Insbesondere betrifft die Erfindung kontinuierliche Verpackungen in unter­ teilter Form, die mit einem Waschmittel, einem Bleichmittel oder ähnlichem gefüllt sind.
In vielen Fällen liegen herkömmliche pulverförmige Waschmittel für den Verkauf in solch einer Form vor, daß das Waschmittel in einer Schachtel verpackt ist und eine geeignete Menge des Wasch­ mittels in die Waschmaschine nach Abmessen mit einem Löffel, einem Meßbecher oder ähnlichem oder gänzlich ohne Abmessung für den Waschvorgang eingefüllt werden. Bei diesem Verfahren ist es jedoch schwierig, das Waschmittel in einer geeigneten Menge für den Waschvorgang einzusetzen und oftmals wird dabei Waschmittel verschüttet. Außerdem wird der Fußboden oder die Waschmaschine oftmals mit verschüttetem Waschmittel beschmutzt. Daher besteht das Bedürfnis, insbesondere auch bei Verwendung von Münzwasch­ automaten, ein Waschmittel einzusetzen, das in abgeteilter Menge vorliegt, wodurch sich der Abmeßvorgang vereinfacht und das aus einer großen Waschmittelverpackung nachgeliefert werden kann.
Untersuchungen über Waschmittel, welche in unterteilter Form vorliegen, führten zu dem Vorschlag, einen wasserlöslichen Film als Verpackungsmaterial einzusetzen. Die meisten Untersuchungen betreffen ein Rohmaterial des Films, während Untersuchungen über eine Verpackungsmaschine betreffend die aktuelle Herstellung noch kaum durchgeführt wurden.
Beispiele für Verpackungsmaschinen, die derzeit für die Herstel­ lung des Waschmittelproduktes eingesetzt werden, wobei die Waschmittel in unterteilter Form verpackt werden, umfassen sol­ che, bei denen ein Film, der als Verpackungsmaterial verwendet werden soll, in die vertikale Richtung geführt wird und ein abzupackendes Material in der Bewegungsrichtung des Filmes ein­ gefüllt wird, wonach der Film verschlossen wird (nachfolgend als "Vertikal-Typ" bezeichnet). Bei einem anderen Verfahren wird ein Film, der als Verpackungsmaterial vorgesehen ist, in horizontaler Richtung bewegt und in der Drehrichtung um einen äußeren Teil einer Rotationseinrichtung aufgerollt, wobei ein zu ver­ packendes Material, wie ein Waschmittel von der vertikalen Rich­ tung gegen die Bewegungsrichtung des Filmes eingegossen oder eingefüllt wird und anschließend der Film versiegelt wird (nach­ folgend als "Rotations-Typ" bezeichnet). Die für diese Zwecke eingesetzten Verpackungsmaterialien umfassen einen wasserunlös­ lichen zusammengesetzten Film oder ein Blatt mit relativ hoher Festigkeit, wie ein mit Polyethylen laminiertes Cellophan (Cel­ lophan-Polyethylen), einen Polyester/Polyethylenfilm, einen Alu­ miniumfolie/Polyethylenfilm, einen Film aus holzfreiem Papier/- Polyethylen, einen Film aus OPP (orientiertes Propylen)/Poly­ ethylen sowie Filterpapier, wobei der zusammengesetzte Film oder das Blatt mittels Hitze verschlossen oder versiegelt wird. Bei­ spiele für einzufüllende Materialien umfassen granulierten Zuc­ ker, pulverförmige und granulierte Arzneimittel, Silicagel, Pulver für die Saftherstellung, Lebensmitteladditive, Instant­ brühen, chinesische Nudelsuppe, Tee, "Eisei-boro" (ein kugel­ förmiger Kuchen), Schokolade, Erdnüsse und Süßigkeiten mit Zitronengeschmack (lemon pop candies), ebenso wie pulverförmige Waschmittel und granulatförmige Bleichmittel.
Der Grund, weshalb kein wasserlöslicher Film mit der vorstehend beschriebenen Verpackungsmaschine verarbeitet wird, wird darin gesehen, daß der wasserlösliche Film bei dem herkömmlichen Ver­ fahren sich dehnt und während dem Abfüllen und Verpacken reißt, wodurch solch ein wasserlöslicher Film für den Einsatz mit einer Verpackungsmaschine vom Rotations-Typ ungeeignet ist.
Bei den vorstehend beschriebenen zwei Arten von Verpackungsma­ schinen tritt beim Verpacken mit der Verpackungsmaschine vom Vertikal-Typ keine signifikante Zugspannung neben dem Eigenge­ wicht (dead weight) während dem Verpacken auf, im Vergleich zu dem Verpackungsvorgang mit einer Rotations-Typ Verpackungsma­ schine.
Es wurde bei vorliegender Erfindung bestätigt, daß bei einem Klebeverpacken (Rückseitenabdichtung) mit einer Verpackungsma­ schine vom Vertikal-Typ ein Verpacken unter Verwendung eines wasserlöslichen Films durchführbar ist. Die automatische Ein­ füll-Verpackungsmaschine vom Vertikal-Typ ist jedoch nicht ge­ eignet zum Einfüllen mit hoher Geschwindigkeit, wenn ein wasser­ löslicher Film verwendet wird (50 Verpackungen/Minute im Maxi­ mum), so daß eine Beschränkung hinsichtlich der Zahl der erzeug­ ten Verpackungen auftritt. Der Ausdruck "hohe Geschwindigkeit" bedeutet, daß die Kapazität des Verpackungsvorgangs bei 300 Beuteln oder mehr pro Minute liegt.
Zusätzlich besitzt die automatische Einfüll-Verpackungsmaschine vom Vertikal-Typ den Nachteil, daß das Versiegeln des Pulvers in dem seitlichen Versiegelungsteil erfolgt, nachdem ein Pulver oder Granulat eingefüllt worden ist.
Die Erfinder vorliegender Erfindung haben intensive Untersuchun­ gen bezüglich der Herstellung kontinuierlicher Verpackungen in unterteilter Form unter Verwendung eines wasserlöslichen Films durchgeführt und gefunden, daß bei Verwendung einer automati­ schen Einfüll-Verpackungsvorrichtung vom Rotations-Typ und bei Aufrechterhaltung einer Zugspannung auf den wasserlöslichen Film in seiner Bewegungsrichtung während des Hitzeversiegelns auf einen Wert von 7,0·10-4 kgf/mm-Breite, mit Pulver oder Granulat gefüllte kontinuierliche Verpackungen mit hoher Geschwindigkeit herstellbar sind, ohne daß der Film sich dehnt oder bricht auf­ grund der während des Transports eingestellten Zugspannung.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung einer Verpackung in unterteilter Form durch Einfüllen eines Pulvers und/oder Granulats in einem wasserlöslichen Film mittels einer Einfüll-Verpackungsvorrichtung vom Rotations-Typ, gekenn­ zeichnet durch folgende Schritte (a) und (b):
  • a) Hitzeversiegeln eines wasserlöslichen Films unter Auf­ rechterhaltung einer Zugspannung des wasserlöslichen Films während dem Hitzeversiegeln mit einem Wert von 7,0·10-4 kgf/mm-Breite oder weniger zur Ausbildung eines wasserlöslichen Filmbeutels mit einer Öffnung; und
  • b) Einfüllen des Pulvers und/oder Granulats in den wasser­ löslichen Filmbeutel und Verschließen der Öffnung des wasserlöslichen Filmbeutels durch Hitzeversiegeln.
Die Erfindung schafft ein Verfahren zur Herstellung kontinuier­ licher Verpackungen in unterteilter Form, wobei ein Pulver und/oder ein Granulat in kontinuierliche Beutel, die aus einem was­ serlöslichen Film hergestellt sind, mittels einer Einfüll-Ver­ packungsvorrichtung vom Rotations-Typ eingefüllt wird, umfassend die Schritte:
  • (i) Hitzeversiegeln eines wasserlöslichen Films während eine Zugspannung in Bewegungsrichtung des wasserlösli­ chen Films angelegt wird in einer Höhe von 2,0·10-4 bis 7,0·10-4 kgf/mm-Breite während des Hitzeversie­ gelns unter Ausbildung kontinuierlicher Beutel, wobei jeder Beutel eine Öffnung aufweist; und
  • (ii) Einfüllen eines Pulvers und/oder Granulats in jeden Beutelteil der kontinuierlichen Beutel und Verschließen der Öffnung durch Hitzeversiegeln.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung kontinuierlicher Verpackungen für Pulver und/oder Granulate, umfassend die Schritte (a) Herstellung kontinuierlicher Filmbeu­ tel aus einem wasserlöslichen und hitzeversiegelbaren Material unter Verwendung einer Einfüll-Verpackungsmaschine vom Rota­ tions-Typ, Hitzeversiegeln des Films unter Schaffung von offenen Enden, während eine Zugspannung auf den Film in Bewegungsrich­ tung des Films von 2,0·10-4 bis 7,0·10-4 kgf/mm-Breite einge­ stellt ist, (b) Einfüllen des Pulvers und/oder Granulats in jeden Beutel und (c) Hitzeversiegeln jedes Beutels an seinem offenen Ende unter Ausbildung kontinuierlicher Verpackungen.
Das vorstehend beschriebene Verfahren umfaßt weiterhin eine Vorstufe vor Schritt (a), wobei eine Zugspannung auf den Film ausgeübt wird in der Bewegungsrichtung des Films und mit einem Wert von 1,0·10-4 bis 7,0·10-4 kgf/mm-Breite aufrechterhalten wird in einem Bereich zwischen einem Abschnitt der Abwickelwalze der Einfüll-Verpackungsmaschine vom Rotations-Typ und dem Ab­ schnitt für den Beginn der Hitzeversiegelung.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 Eine schematische Ansicht einer automatischen Einfüll­ Verpackungsvorrichtung vom Rotations-Typ mit Drei-Wege­ Versiegelung gemäß der Erfindung.
Fig. 2 Ein schematisches Diagramm, welches das Verfahren zur Bestimmung der Zugspannung des Films wiedergibt.
Im folgenden wird die Anwendung der Erfindung näher erläutert, wobei bevorzugte Ausführungsform und spezifische Beispiele be­ schrieben werden, jedoch verschiedene Änderungen und Modifika­ tionen selbstverständlich vom Erfindungsgedanken mitumfaßt sind.
Der Widerstand des wasserlöslichen Films, der in vorliegender Erfindung eingesetzt wird, gegenüber einer auftretenden Bela­ stung während der Herstellung der kontinuierlichen Verpackungen, ist vorzugsweise so hoch wie möglich, solange nicht die Löslich­ keit des Films behindert wird, und im allgemeinen wird ein was­ serlöslicher Film mit einer Druckfestigkeit von 10 kg/mm2 oder weniger eingesetzt. Das Verpacken kann in ausreichendem Maß durchgeführt werden, selbst wenn die Bruchfestigkeit des Films 5 kg/mm2 oder weniger beträgt. Vorzugsweise besitzt der Film eine ausgezeichnete Wasserlöslichkeit und umfaßt einen hitzeversie­ gelbaren Polyvinylalkoholfilm (im folgenden bezeichnet als "PVA") mit einer Einfachschicht oder einer einzigen H-Schicht­ struktur. Obwohl die Dicke des Films nicht besonders begrenzt ist, beträgt sie im allgemeinen 10 bis 100 µm und das Verpacken ist in ausreichendem Maß durchführbar, selbst wenn die Dicke 50 µm oder weniger beträgt. Falls ein flexibler Film erforder­ lich ist, ist es möglich, einen Film einzusetzen, der ein Pla­ stifizierungsmittel enthält. Bei der Herstellung der kontinuier­ lichen Verpackungen ist es möglich einen Film einzusetzen, der ein oberflächenaktives Mittel zum Zwecke der Verbesserung der Freisetzbarkeit von der Trommel enthält. Falls notwendig kann auch ein Film eingesetzt werden, der ein Parfum oder ähnliches enthält.
Obwohl der in der Erfindung eingesetzte Film flach sein kann, ist es insbesondere nützlich, dem Film eine Unebenheit zu ver­ leihen durch Prägen oder ähnliches, um eine Adhäsion zwischen den Filmen in der Abwickelwalze zu verhindern, und wenn das Produkt, d. h. die kontinuierlichen Verpackungen in unterteilter Form gemäß der Erfindung in Berührung miteinander kommen. Be­ züglich des Verfahrens zur Herstellung der Unebenheit besteht keine besondere Beschränkung. Beispielsweise kann ein Gießen auf einen Träger mit Unebenheiten durchgeführt werden. Alternativ hierzu kann ein flacher oder ebener Film durch Nachformen auf einem Prägekalander geformt werden.
Bei der Herstellung kontinuierlicher Verpackungen in unterteil­ ter Form mit einer Einfüll-Verpackungsmaschine vom Rotations-Typ ist es gängig, eine Spannung oder Zugspannung auf einen Polymer­ film anzuwenden, und zwar an der Stelle der Abwickelwalze zum Zweck der Verhinderung des Auftretens einer Änderung während der Behandlung des Polymerfilms. Es wurde überraschend gefunden, daß es wichtig ist, eine Zugspannung in der Transportrichtung des Films auf den wasserlöslichen Film aufrechtzuerhalten bei einem Wert von 2,0·10-4 bis 7,0·10-4 kgf/mm-Breite, wenn der wasserlösliche Film hitzeversiegelt wird. Weiterhin ist es be­ vorzugt, daß die Zugspannung in der Transportrichtung des Films auf den wasserlöslichen Film aufrechterhalten wird bei 1,0·10-4 bis 7,0·10-4 kgf/mm-Breite in einem Bereich zwischen dem Teil der Abwickelwalze der Einfüll-Verpackungsmaschine vom Rotations- Typ und dem Hitzeversiegelungsteil für die Herstellung kontinu­ ierlicher Verpackungen in unterteilter Form gemäß der Erfindung mit hoher Effizienz und ohne Auftreten von Problemen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Fig. 1 und 2 näher erläutert.
Die Einfüll-Verpackungsvorrichtung vom Rotations-Typ weist ein Rotationselement 4, longitudinal angeordnete Versiegelungsstäbe 3 oder ein Verschlußgetriebe, die schwenkbar angeordnet sind und an der äußeren Oberfläche des Rotationselements 4 öffnen und schließen können, sowie ein seitliches Versiegelungselement 5 auf.
Der wasserlösliche Film 7 wird von der Abwickelrolle 1 abgewic­ kelt und aufgenommen, bevor er in das Rotationselement 4 einge­ führt wird. Das Rotationselement 4 und der wasserlösliche Film 7 laufen synchron um, so daß der wasserlösliche Film 7 um das Rotationselement 4 geführt wird. Der wasserlösliche Film 7 wird mittels Verschließen der longitudinal angeordneten Versiege­ lungsstäbe 3 hitzeversiegelt, so daß kontinuierliche Beutel gebildet werden, von denen jeder eine Öffnung aufweist, wobei kein Material eingefüllt ist. Anschließend wird ein Pulver und/oder Granulat, wie ein Waschmittel, in jeden so gebildeten Beu­ tel eingefüllt über ein Einfüllelement 6 für das Waschmittel, wonach jede Öffnung mittels eines seitlich angeordneten Versie­ gelungselements 5 hitzeversiegelt wird.
Eine in der Erfindung eingesetzte Einfüll-Verpackungsvorrichtung vom Rotations-Typ ist beispielsweise von Topack Co., Ltd. er­ hältlich.
Erfindungsgemäß werden kontinuierliche Verpackungen in unter­ teilter Form aus einem wasserlöslichen Film und gefüllt mit Pulver und/oder Granulat durch folgende Schrittfolge (a), (b) und (c) hergestellt:
  • a) Herstellung kontinuierlicher Filmbeutel aus einem wasser­ löslichen und hitzeversiegelbaren Material unter Verwen­ dung einer Einfüll-Verpackungsmaschine vom Rotations-Typ durch Hitzeversiegeln des Films auf solch eine Weise, daß offene Enden geschaffen werden, während eine Zugspannung an den Film in Filmtransportrichtung von 2,0·10-4 bis 7,0·10-4 kgf/mm-Breite angelegt oder eingestellt wird;
  • b) Einfüllen des Pulvers und/oder Granulats in jeden Beutel; und
  • c) Hitzeversiegeln jedes Beutels am offenen Ende unter Aus­ bildung kontinuierlicher Verpackungen.
Das vorstehend beschriebene Verfahren umfaßt weiterhin eine Vorstufe vor Schritt (a), wobei eine Zugspannung an dem Film in Transportrichtung des Films angelegt oder aufrechterhalten wird bei einem Wert von 1,0·10-4 bis 7,0·10-4 kgf/mm-Breite in einem Bereich zwischen dem Abschnitt der Abwickelrolle der Ein­ füll-Verpackungsvorrichtung vom Rotations-Typ und dem Abschnitt des Beginns der Hitzeversiegelung (zwischen den Stellen A′ und A in Fig. 1).
Eine Verpackung oder kontinuierliche Verpackungen in unterteil­ ter Form mit einer vorgeschriebenen Zahl von Verpackungen, bei­ spielsweise 2 oder 3 Verpackungen, sind erhältlich durch Ab­ schneiden der kontinuierlichen Verpackungen in unterteilter Form an jeder oder einer geeigneten longitudinalen Versiegelungsstel­ le 13.
Die Steuerung der vorstehend beschriebenen Zugspannung ist für vorliegende Erfindung sehr wichtig. Die Einrichtungen zur Steue­ rung der Zugspannung sind nicht begrenzt, und Beispiele hierfür umfassen (1) ein Verfahren, bei dem eine Zuführwalze (eine An­ triebswalze zum Zuführen des wasserlöslichen Films) oder eine Steuerwalze, die zwischen der Abwickelwalze (1) der Einfüll- Verpackungsvorrichtung vom Rotations-Typ und dem Rotationsele­ ment 4 angeordnet ist, verwendet wird und (2) ein Verfahren, bei dem die Zugspannung an der Stelle der Abwickelwalze gesteuert wird. Das Verfahren (2) ist bevorzugt, da die Steuerung der Zugspannung einfach durchgeführt werden kann. Die Zugspannung kann auch gesteuert werden, wenn der wasserlösliche Film an dem Teil der Abwickelrolle zugeführt wird.
Das Verfahren gemäß den Schritten (b) und (c) ist nicht be­ grenzt. Beispielsweise kann das Verschließen der Öffnungen beim Hitzeversiegelungsschritt (c), wie in Fig. 1 gezeigt, durchge­ führt werden.
Die Art der Pulver und Granulate ist nicht begrenzt. Beispiele umfassen granulierten Zucker, pulverförmige und granulatförmige Arzneimittel, Silicagel, Pulver zur Herstellung von Säften, Nah­ rungsmittelzusätze, Instantbrühen, chinesische Nudelsuppen, Tee, "Eisei-boro" (kugelförmiger Kuchen), Schokolade, Erdnüsse und süße Zitronenwürfel, ebenso wie ein pulverförmiges Waschmittel und ein granulatförmiges Bleichmittel.
Erfindungsgemäß ist es möglich, ein Verpacken von Pulver oder Granulat in unterteilter Form durch die Verwendung eines wasser­ löslichen Films mit hoher Geschwindigkeit durchzuführen.
Beispiele
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert.
Das Verpacken eines Waschmittels wird unter eines in Tabelle 1 spezifizierten PVA-Films mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt. Die Filmbreite beträgt 140 mm. Kontinuierliche Verpackungen in unterteilter Form, die auf diese Weise hergestellt sind, weisen eine Vielzahl von Einheiten mit einer Größe von 70 mm Länge und 65 mm Breite auf.
Verpackungsmaschine
Es wird eine Verpackungsmaschine vom Modell R-10 A, hergestellt durch Topack Co., Ltd. (horizontale automatische Verpackungs­ maschine vom Rotations-Typ mit Drei-Wege-Versiegelung) einge­ setzt, die schematisch in Fig. 1 dargestellt ist.
Messung des Wertes für die Zugspannung T
Bei den in Fig. 1 gezeigten Stellen B und A′ wird der Wert für die Zugspannung T bestimmt durch Messung einer Belastung W, die auf eine Walze 9 angewandt wird (Bezugszeichen 8 und 10 bezeich­ nen ebenfalls Walzen) und durch Messung eines Winkels R auf die in Fig. 2 gezeigte Weise, wobei sich der Wert für die Zugspan­ nung T ergibt aus:
W = 2T · cos(R/2).
Der Punkt B ist in irgendeiner Position gegeben, die kurz vor der Aufnahmeposition 2 für den Film liegt. Die Vorrichtung muß während den Betriebsbedingungen so eingestellt und gesteuert werden, daß die Zugspannung am Punkt B gleich derjenigen im Bereich für die Hitzeversiegelung ist.
Zum Messen der Belastung W und des Winkels R ist die Walze 9 an der Stelle bei B oder A′ angeordnet.
Verwendetes Waschmittel
Es wird ein Waschmittel "Attack" (Handelsname) mit einer Schütt­ dichte von 0,7 g/cm3, hergestellt durch Kao Corp. in einer Menge von 12,5 g pro Einheit verwendet.
In Tabelle 1 sind die Ergebnisse ausgedrückt gemäß folgenden Kriterien:

Claims (2)

1. Verfahren zur Herstellung kontinuierlicher Verpackungen in unterteilter Form, umfassend die Schritte:
  • a) Herstellung kontinuierlicher Beutel aus einem Film eines wasserlöslichen und hitzeversiegelbaren Materials unter Verwendung einer Einfüll-Verpackungsvorrichtung vom Rotations-Typ durch Hitzeversiegeln des Films, so daß offene Enden geschaffen werden, während eine Zugspannung in Bewegungsrichtung des Films von 2,0·10-4 bis 7,0·10-4 kgf/mm-Breite angewandt wird,
  • b) Füllen jedes Beutels mit einem Pulver und/oder einem Granulat und
  • c) Hitzeversiegeln jedes Beutels an seinem offenen Ende unter Ausbildung kontinuierlicher Verpackungen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wei­ terhin vor Schritt (a) noch ein Schritt durchgeführt wird, bei dem eine Zugspannung in Bewegungsrichtung des Films von 1,0·10-4 bis 7,0·10-4 kgf/mm-Breite aufrechterhalten wird in einem Bereich zwischen dem Abschnitt der Abwickelwalze der Einfüll-Verpackungsvorrichtung vom Rotations-Typ und der Stelle, an der der Beginn der Hitzeversiegelung liegt.
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