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Die vorliegende Endung betrifft einen
flexiblen Behälter,
hergestellt aus Folienmaterial, zur Aufnahme einer flüssigen Substanz
mit einer Befüllungsöffnung und
einem Aufteilungsmittel, entlang dessen ein erster Abschnitt der
Behälterwand
gegen einen zweiten Abschnitt der Behälterwand positioniert wird, wobei
das Aufteilungsmittel den Behälter
in ein erstes und ein zweites Kompartiment aufteilt, und ein Verfahren
zum Befüllen
eines solchen Behälters.
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Ein flexibler Behälter zur Aufnahme kohlensäurehaltiger
Getränke,
wie zum Beispiel Bier, wird in der Niederländischen Patentanmeldung Nr.
1
009 654 offenbart, die am 15. Juli 1998 auf den Namen des
Antragstellers angemeldet worden ist. Dieser flexible Behälter oder
Beutel ist aus Folienmaterial hergestellt und mit einem Ablassrohr
zwischen der vorderen und rückwärtigen Folienlage
und einem Einfüllverschluss
aus Kunststoff, der mit diesem Ablassrohr in Verbindung steht, versehen.
Nachdem der flexible Behälter
im eingerollten Zustand in einen vergleichsweise starren, äußeren Behälter eingeführt worden ist,
kann das Getränk,
beispielsweise Bier, in den flexiblen Behälter über den Einfüllverschluss
eingefüllt werden.
Der flexible Behälter
entfaltet sich, bis er an der Innenwand des starren Behälters anliegt.
Nach dem Befüllen
kann vom Benutzer (Verbraucher) eine Entnahmeleitung mit dem Einfüllverschluss
verbunden werden, und das Getränk
kann aus dem Beutel durch Anlegen eines Überdruckes innerhalb des starren
Behälters
abgelassen werden.
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Um den mit einem Getränk gefüllten Behälter vor
einer Beschädigung
während
des Benutzens oder des Transportes zu schützen, ist es wichtig, dass
sich dieser Beutel, sofern er vollständig befällt ist, in engem Kontakt mit
der inneren Wand des starren Behälters
befindet. Es wurde beim Befüllen
des Beutels beobachtet, dass sich unter dem Einfluss der Schwerkraft
die untersten Abschnitte des Beutels schneller füllen als andere Abschnitte
und sie durch den Kontakt mit der Innenwand des starren Behälters vorzeitig
abgeriegelt werden. Als Folge kann sich der Beutel nicht in der
gewünschten
einheitlichen Weise entfalten und hohe Spannungen können hervorgerufen
werden. Das kann insbesondere in dem Bereich, in dem der Beutel
am Einfüllverschluss
befestigt ist, problematisch werden, falls der Beutel in der senkrechten
Position befüllt
wird und der Einfüllverschluss den
höchsten
Punkt darstellt. Weiterhin können
sich auf Grund des nichteinheitlichen Entfaltens des Beutels abgeriegelte
Bereiche bilden, weshalb der Beutel nicht vollständig befüllt wird.
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Aus
WO 97/34794 ist
ein flexibler Behälter gemäß Präambel des
Anspruches 1 bekannt, in dem ein geregeltes Entfalten des flexiblen,
inneren Behälters
und das vollständige
Befüllen
des starren, äußeren Behälters durch
den inneren, flexiblen . Beutel erreicht werden, indem zwei Laschen
bildende Eckabschnitte versiegelt werden, die sich beim Befüllen an den
starren, äußeren Behälter in
Form eines Parallelepipeds anpassen. Darüber hinaus bewirkt ein spezielles
Faltschema, das eine schlauchförmige
Hülle, die
beim Befüllen
vom gefalteten inneren Behälter gleitet,
verwendet, ein graduelles Entfalten und ein ordnungsgemäßes Befüllen des
Parallelepiped-förmigen äußeren Behälters. Durch
das dauerhafte Versiegeln von Bereichen des inneren Behälters verliert man
nutzbares Behältermaterial.
Außerdem
ist für das
ordnungsgemäße Entfalten
dieses inneren Behälters
ein sehr komplexes Faltschema einschließlich zusätzlichen Hüllmaterials erforderlich.
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Es ist daher ein Ziel der vorliegenden
Erfindung, einen flexiblen Behälter
oder Beutel und eine Methode für
die Befüllung
desselben bereitzustellen, mit der eine einheitliche Befüllung möglich ist,
ohne dass Bereiche des Beutels vorzeitig durch die Wände des
starren äußeren Behälters abgeriegelt
werden.
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Ein weiteres Ziel der vorliegenden
Erfindung ist es, einen Beutel bereitzustellen, mit dem eine hohe
Füllgeschwindigkeit
erreicht werden kann und mit dem während des Befüllens leicht
nachgewiesen werden kann, ob der Abfüllprozess vorgegebenen Qualitätsanforderungen
gerecht wird.
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Der erfindungsgemäße flexible Behälter ist dadurch
gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Aufteilungsmittel wenigstens
ein Rückhalteteil
umfasst, das eine im Wesentlichen flüssigkeitsdichte Trennung zwischen
dem ersten und dem wenigstens zweiten Kompartiment aufrecht erhält bis ein
vorbestimmter Druck im ersten Kompartiment erreicht ist, so dass
bei diesem vorbestimmten Druck das wenigstens eine Rückhalteteil
durch den Fülldruck
gelöst
wird, um so zwischen dem ersten und dem wenigstens zweiten Kompartiment
eine Verbindung für Flüssigkeiten
herzustellen.
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Als Folge der Unterteilung des flexiblen
Behälters
in Teilbereiche ist es möglich,
eine sukzessive, geregelte und ortsgebundene Befüllung jedes Kompartiments,
und daraus resultierend eine gleichförmige Ausbreitung der Folie
zu erreichen. Mit dieser Anordnung ist die Form, die der Beutel
während der
Befüllung
annimmt, nicht mehr ausschließlich durch
die Schwerkraft bestimmt. Nachdem das erste Kompartiment, das zum
Beispiel ein zentral angeordnetes, zylindrisches Volumen umfassen
kann, gefüllt worden
ist, wird ein solcher Druck darin aufgebaut, dass die Rückhalteteile
gelöst
werden. Als Folge wird der Zugang zu dem mindestens zweiten Kompartiment
freigegeben, so dass dieses Kompartiment dann mit dem Getränk gefüllt werden
kann. Es wurde festgestellt, dass man durch Verwendung des erfindungsgemäßen Beutels
eine gleichmäßige Befüllung des
Beutels bei hohen Füllgeschwindigkeiten
erzielen kann, während
zur gleichen Zeit ein gleichförmiger
Kontakt des gefüllten
Beutels mit der Wand des starren, äußeren Behälters erreicht werden kann.
Als Folge wird der Beutel während
des Gebrauchs und des Transportes in ausreichendem Maße gestützt, und
das Risiko einer Beschädigung
wird gemindert.
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In dieser Anmeldung bedeutet "flüssige Substanz" eine Substanz, mit
der ein gewisses Maß an Fluss
möglich
ist, beispielsweise eine Flüssigkeit, eine
Paste oder ein Granulat. Die Flüssigkeit
kann ein Getränk,
zum Beispiel ein kohlensäurehaltiges Getränk wie Bier,
beinhalten. In diesem Fall herrscht während der Befüllung ein
Druck von ungefähr
1 bar im Beutel und ein Druck von ungefähr 2 bar im starren Behälter. Die
Paste kann ein Lebensmittel-Erzeugnis, wie Tomatenpüree, oder
irgendeine andere Paste sein.
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Gemäß einer Variante der vorliegenden
Erfindung können
die Rückhalteteile
durch Verschlusslinien im Folienmaterial gebildet werden, beispielsweise
Faltlinien oder Verbindungslinien, entlang derer die vorderen und
rückwärtigen Folienlagen
des Beutels miteinander verbunden sind. Gemäß einer anderen Variante wirken
die Rückhalteteile
auf einen Abschnitt des Behälters,
der in sich selbst von einem oberen Ende oder einem unteren Ende
aus oder von den Längskanten
aus eingeschlagen ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
umfassen die Rückhalteteile
Verschlusslinien, die sich im Wesentlichen vom oberen Ende bis zum
Boden des Behälters
erstrecken; entlang dieser Verschlusslinien wird eine vordere Folienlage
des Be hälters durch
den Kontakt mit der hinteren Folienlage des Behälters im Wesentlichen abgeriegelt.
Die Verschlusslinien können
durch Verkleben oder Verschweißen
der Folienlagen gebildet werden, werden aber bevorzugt dadurch gebildet,
dass der Behälter in
Zickzackfalten entlang der Verschlusslinien gelegt wird, wobei eine
erste, in Zickzackfalten gelegte Lage des Folienmaterials mittels
Rückhalteteilen
an einer zweiten, in Zickzackfalten gelegten Lage des Folienmaterials
befestigt wird. Die Rückhalteteile
können durch
Klebstoff zwischen den gefalteten Folienlagen, Verschweißen der
Folienlagen oder durch Klebeband gebildet werden. Während des
Befüllens
geben die Rückhalteteile
nach und ein geregeltes Entfalten des Beutels ohne Kontakt mit der
Wand und ohne Ansammlung der flüssigen
Substanz im unteren Abschnitt des Beutels findet statt, so dass
man eine gleichmäßige Ausbreitung
der Folie über
die Wand des äußeren, starren
Behälters
erreicht.
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Als Folge des geregelten Entfaltens
des flexiblen Behälters
erreicht man beim Befüllen
des flexiblen Behälters
nicht nur hohe Füllgeschwindigkeiten
(12 Liter pro Minute oder mehr), sondern man kann auch beim Fülldruck
und/oder bei der Durchflussrate während des Befüllens eine
Stichprobe machen, zum Beispiel mit Hilfe eines Computers, da sich
der Fülldruck
und/oder die Durchflussrate verändert,
sobald sich ein Teilbereich entfaltet. Durch das Nachweisen einer
Veränderung
des Fülldrucks und/oder
der Durchflussrate kann mit Sicherheit festgestellt werden, ob sich
alle Teilbereiche des flexiblen Behälters entfaltet haben, was
eine einfache Qualitätsüberwachung
ermöglicht.
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Einige Ausführungsformen eines flexiblen Behälters und
ein Verfahren zum erfindungsgemäßen Befüllen werden
mit Bezug auf die Zeichnungen im Anhang genauer erklärt. In der
Zeichnung:
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zeigt 1 einen
Längsschnitt
eines erfindungsgemäßen Beutels,
der mit einem Einfüllverschluss
versehen und in einem relativ starren, äußeren Behälter untergebracht ist;
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zeigt 2 einen
Ausschnitt des Einfüllverschlusses,
der während
des Füllvorgangs
am Beutel befestigt ist;
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zeigen 3 bis 6 verschiedene Stadien während des
Faltens eines erfindungsgemäßen Beutels;
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zeigen 7 und 8 Seitenansichten von zwei
alternativen Ausführungsformen
von Rückhalteteilen
gemäß der vorliegenden
Endung, wobei das Falten eines oberen Endes beziehungsweise eines unteren
Endes des Beutels nach innen mit einbezogen ist;
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zeigt 9 einen
schematischen Grundriss eines Rückhalteteiles,
wobei das Falten der Längsseiten
des Beutels nach innen mit einbezogen ist; und
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zeigt 10 eine
Kurve der Durchflussrate der Flüssigkeit
(Bier) während
des Befüllens.
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1 zeigt
eine Anordnung (1) eines vergleichsweise starren äußeren Behälters (2)
mit einem darin angeordneten flexiblen Behälter oder Beutel (3).
Der Beutel (3) ist durch Verschweißen an einem oberen Ende an
einer Haltelippe (4) befestigt, die einen Teil eines Kunststoff-Einfüllverschlusses
(5) darstellt. Der Einfüllverschluss
(5) ist am Hals (7) des starren, äußeren Behälters (2)
mittels einer ringförmigen
Schulter (6) so befestigt, dass er festgeklemmt ist. Der
Einfüllverschluss
(5) ist weiterhin mit einem Ablassrohr (8) verbunden,
das sich in den flexiblen Beutel (3) verlängert, um
zu verhindern, dass die vorderen und die rückwärtigen Wände miteinander in Kontakt
kommen. Eine Befüllungsöffnung (9)
im Einfüllverschluss
(5) wird verschlossen. Die Befüllungsöffnung (9) ist im
Endstück
eines Verschlussventils (10) und nachgiebig im Einfüllverschluss
(5) angeordnet. Die Befüllungsöffnung (9)
wird durch das Plazieren eines Einfüllrohres (12) einer
Abfülleinrichtung auf
dem Verschlussventil (10) frei gelegt, wobei das letztere
herunter gedrückt
wird, wie in 2 dargestellt.
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2 zeigt
eine Ausschnittsvergrößerung des
Einfüllverschlusses
(5) des flexiblen Beutels (3) und zeigt, wie eine
Flüssigkeit
in den Beutel (3) über das
Einfüllrohr
(12) durch Herunterdrücken
des Verschlussventils (10) eingefüllt werden kann. Während dieses
Vorganges kann Luft aus dem Zwischenraum zwischen dem Beutel (3)
und dem äußeren Behälter (2) über einen
Belüftungskanal
(12') in
das Einfüllrohr (12)
entweichen. Weiterhin kann ein Innendruck von beispielsweise 2 bar
im äußeren Behälter (2) über die Auslassöffnung (12') angelegt werden,
damit ein Fülldruck
im Beutel (3) von ungefähr
1 bar im Falle von Bier als Flüssigkeit
anliegt. Im befüllten
Zustand liegt praktisch die gesamte äußere Oberfläche des Beutels (3)
an der Innenwand des äußeren Behälters (2) an.
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Ein Aufzeichnungsgerät zum Messen
der Durchflussrate und/oder des Drucks im Einfüllrohr (12) wird durch
(11) schematisch dargestellt. Das Gerät (11) kann ein Durchflussmesser
oder ein Drucksensor sein, der an einen Arbeitsplatzrechner angeschlossen
ist.
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Um zu verhindern, dass einige Abschnitte des
Beutels (3) während
des Befüllens
durch den Kontakt mit der Wand des äußeren Behälters (2) vorzeitig
abgeriegelt werden, ist in den Beutel ein Faltschema gemäß der Ausführungsform
der 3 bis 6 gemacht worden.
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3 zeigt
eine Seitenansicht des Beutels (3) in seinem flachen Zustand,
das heißt
in dem Zustand, in dem die Luft aus dem Beutel (3) über den Einfüllverschluss
(5) und das Ablassrohr (8) entfernt wurde, so
dass der Beutel (3) vollständig flach ist. Der Beutel
(3) ist aus einer mehrschichtigen Folie gefertigt worden,
die zum Beispiel ein Aluminium-Polyethen-Laminat mit einer Stärke von
ungefähr
70 μm bis
100 μm umfasst.
In der Ausführungsform
gemäß 3 werden vier Faltlinien
(13), (14), (15) und (16) gezeigt,
entlang derer das Folienmaterial gefaltet wird. Ein erstes, zentrales
Kompartiment (17) des Beutels (3) und zwei seitliche
Kompartimente (18), (19) werden durch die vertikalen
Faltlinien (13) und (14) gebildet. Durch das Umklappen
der seitlichen Streifen (20), (21) entlang der
Faltlinien (13), (14) entstehen Verschlusslinien
entlang der Faltlinien (13), (14), so dass die
durch den Einfüllverschluss
(5) in das zentrale Kompartiment (17) eingefüllte Flüssigkeit
nicht in die seitlichen Kompartimente (18), (19) eintreten
kann. Wie in 4 gezeigt,
werden die umgeklappten seitlichen Streifen (20), (21)
durch an deren freien Kanten angebrachten Klebestreifen (23),
(24) fixiert. Der untere Bereich (25) in 4 wird dann wieder nach
hinten aus der Zeichenebene heraus entlang der Faltlinie (15)
gegen den mittleren Bereich (26) gefaltet. In 5 wird der mittlere Bereich
(26) nach vorne aus der Zeichenebene heraus entlang der
Faltlinie (16) gegen den oberen Bereich (27) gefaltet,
so dass man die Anordnung gemäß 6 erhält. Der in Übereinstimmung mit 6 gefaltete Beutel (3)
wird so zusammengerollt, dass er durch den Hals (7) des äußeren Behälters (2)
eingeführt
werden kann. Ein Einfüllrohr
(12) wird dann mit dem Einfüllverschluss (5) verbunden,
und der Beutel (3) entfaltet sich während des Befüllens erst
in Längsrichtung,
wobei er die in 4 gezeigte
Gestalt annimmt. Das zentrale Kompartiment (17) wird dann
als allererstes mit Flüssigkeit
vom Boden bis hinauf zum Ablassrohr (8) gefüllt, während verhindert wird,
dass sich die durch die Klebestreifen (23), (24) fixierten
seitlichen Streifen (20), (21) an die Wand des äußeren Behälters anlegen.
Nachdem das zentrale Kompartiment (17) befüllt worden
ist und die Folie sich in Längsrichtung über die
gesamte Höhe
des äußeren Behälters (2)
ausgebreitet hat, wird der Druck darin ansteigen bis auf einen Wert,
bei dem die Klebestreifen (23), (24) sich lösen oder
zerreißen,
so dass die Kompartimente (18) und (19) freigegeben werden
und dann mit Flüssigkeit
befüllt
werden können.
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Auf diese Weise kann man relativ
hohe Füllgeschwindigkeiten,
von beispielsweise 12 Litern pro Minute, erreichen und eine gleichmäßige Zunahme des
Inhaltes des Beutels (3) wird erreicht, ohne dass die Spannungen,
insbesondere an der Haltelippe (4) des Einfüllverschlusses
(5), zu hoch werden. Durch die gleichmäßige Befüllung des Beutels (3)
gemäß der oben
beschriebenen Methode erreicht man, dass der Beutel (3)
gleichmäßig mit
dem äußeren Behälter (2)
in Kontakt kommt, so dass der Beutel (3) beim Befüllen in
ausreichendem Maße
gestützt
und vor Beschädigung
geschützt
ist.
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Für
dickere Folien, die sich aufgrund ihrer Steifigkeit erst bei höheren Drücken entfalten,
muss die Haftfestigkeit der Klebestreifen (23), (24)
höher sein
und stärkere
Klebestreifen müssen
verwendet werden.
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Alternative Rückhalteteile zur Gestaltung verschiedener
Kompartimente (17), (18) und (19) gemäß den 3 bis 6 sind für den Fachmann offensichtlich.
Zum Beispiel können
die Klebestreifen (23), (24) durch Kleb- oder
Schmelzschweißen
des Folienmaterials ersetzt werden. Auch ist es möglich, die vorderen
und die rückwärtigen Lagen
des Folienmaterials des Beutels (3) im flachen Zustand,
wie in 3 gezeigt, miteinander
entlang unterbrochener und durchgehender senkrechter Linien (13),
(14) mit einer solchen Kraft zu verschweißen, dass
die Schweißnähte (13),
(14) unter dem Druck nachgeben, sobald das mittlere Kompartiment
gefüllt
worden ist, und die Kompartimente (18) und (19)
freigegeben werden.
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Es ist auch möglich, den Beutel mit einem Gummizug
in Querrichtung zu versehen oder den Beutel in eine elastische Ummantelung
oder Manschette zu stecken.
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Alternative Ausführungsformen der Rückhalteteile
für ein
gleichmäßiges Entfalten
eines mit einem Einfüllverschluss
(31) versehenen Beutels (30) werden in den 7 und 8 gezeigt. In diesem Fall sind der obere
respektive der untere Bereich (32) des Beutels (30)
mit der Innenseite nach außen
gekehrt, so dass der Bereich (32) zwischen einer vorderen und
einer rückwärtigen Lage
des Folienmaterials des oberen oder unteren Kompartiments (33)
zu liegen kommt, und die Rückhalteteile
auf diese von innen nach außen
gekehrten Beutelbereiche einwirken. In 7 wird das obere Kompartiment (32)
durch das Befüllen
nach oben ausgestoßen,
wonach das untere Kompartiment (33) befüllt wird. In 8 wird das obere Kompartiment (33)
beim Befüllen
des Beutels (30) als erstes befüllt, wonach, wenn ein vorbestimmter
Fülldruck
erreicht wird, das untere Kompartiment (32) nach unten
ausgestoßen
wird bis das untere Kompartiment (32) ebenfalls befüllt ist.
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9 zeigt
eine weitere alternative Ausführungsform,
in der das Material des Beutels (34) von den durch eine
unterbrochene Linie angedeuteten Seitenkanten (36), (37)
zur Mittellinie hin verschoben worden ist, so dass man seitliche
Kompartimente (42), (43) und ein zentrales Kompartiment
(38) erhält. Die
seitlichen Kompartimente können
mit Klebepunkten (40), (41) in der gefalteten
Position fixiert werden. Nach dem Befüllen des zentralen Kompartiments (38)
werden die in Zickzackfalten gelegten Abschnitte (36) und
(37) nach außen
herausgestoßen,
und der Beutel (34) nimmt die gefüllte Gestalt an.
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Im Falle der oben beschriebenen Beispiele wurde
der Beutel (30), (34) immer senkrecht positioniert,
so dass der Einfüllverschluss
(31 ), (38) den höchsten Punkt darstellt. Es
ist auch möglich,
den erfindungsgemäßen Beutel
mit dem Oberteil nach unten zu befüllen, so dass der Einfüllverschluss
(31 ), (38) den niedrigsten Punkt darstellt, wobei
man die gleichen Vorteile, wie sie oben diskutiert worden sind, erreicht.
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10 schließlich zeigt
eine Kurve einer Durchflussrate gegen die Zeit während des Befüllens eines
Beutels mit einer Kapazität
von 4 Litern mit Bier, wobei das Gerät (11) gemäß 2 benutzt wurde, der Fülldruck
1 bar und der Druck innerhalb des starren Behälters 2 bar betrug. Der Beutel
war entsprechend dem in den 3 bis 6 gezeigten Schema gefaltet.
Beim Befüllen
des mittleren Kompartiments (17) fällt die Durchflussrate, nachdem
sie im We sentlichen konstant gewesen ist, scharf ab bis zum Punkt
A, und danach steigt die Durchflussrate plötzlich wieder an. Das bedeutet,
dass sich einer der Klebestreifen (23), (24) gelöst hat und
eines der seitlichen Kompartimente (18) oder (19)
freigegeben wurde. Das zweite Kompartiment wird bei Punkt B in der
Kurve gemäß 10 freigegeben, wonach der Befüllvorgang
relativ schnell abgeschlossen wird. Im Falle einer perfekt symmetrischen
Anordnung der Kompartimente würden
die Punkte A und B zusammenfallen. Durch das Ermitteln des Zeitpunktes,
an dem sich die seitlichen Kompartimente entfalten, das heißt durch
das Feststellen der pulsähnlichen
Wechsel in der Durchflussrate gemäß der 10, ist es möglich festzustellen, dass sich
die seitlichen Kompartimente entfaltet haben und, auf dieser Grundlage,
dass der Abfüllvorgang
in Übereinstimmung
mit den Spezifikationen vonstatten gegangen ist.