DE69421010T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von medizinischen Beuteln - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von medizinischen BeutelnInfo
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Description
- Diese Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Siegeln von flexiblen Folien und zur Anbringung von Anschlußröhren daran, um für die Verpackung von medizinischen Lösungen geeignete Beutel oder Beutel geeignet für die Verwendung als Ostomiebeutel oder -taschen herzustellen. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein einschrittiges Verfahren und eine Vorrichtung zur Anbringung von Anschlußröhren daran und zum Siegeln von flexiblen Folien in der Form von Beuteln, die ihre Durchsichtigkeit nach Auffüllen und Hitzesterilisierung erhalten.
- Gegenwärtig ist es übliche medizinische Praxis, Flüssigkeiten, wie etwa medizinische Lösungen für parenterale Verabreichung, in flexiblen Einwegbeuteln zur Verfügung zu stellen. Diese Beutel sollten sich durch Zusammendrückbarkeit, Durchsichtigkeit und hinreichende mechanische Festigkeit auszeichnen. Sie müssen auch in der Lage sein, den relativ hohen Temperaturen standzuhalten, die für die Hitzesterilisation ihres Inhalts, zum Beispiel in einem Autoklav, erforderlich sind. Typischerweise werden medizinische Lösungen und dergleichen bei etwa 123ºC (253ºF) für Perioden von 15 bis 30 Minuten im Autoklav behandelt.
- Allgemein werden solche flexiblen Beutel typischerweise aus Polyvinylchlorid mit einem hohen Weichmacheranteil hergestellt. Zwar erfüllt Polyvinylchlorid die oben erwähnten Anforderungen, kann jedoch einige unerwünschte Eigenschaften für die Verwendung als Beutel für medizinische Lösungen haben, da die Möglichkeit besteht, daß Weichmacher aus dem Polyvinylchlorid in die medizinische Lösung wandern oder andere Bestandteile des Beutels wandern, so daß die Lösung durch potentiell toxische Materialien kontaminiert werden kann. Es hat sich auch die Frage ergeben, ob PVC in angemessener Weise chemisch neutral gegenüber medizinischen Lösungen ist. Es wurde auch gefunden, daß Polyvinylchlorid bei relativ niedrigen Temperaturen spröde wird.
- In solchen flexiblen Beuteln ist es erwünscht, Mittel zum Zugang zum Behälter (im Folgenden "Anschlüsse") vorzusehen. Anschlüsse schaffen ein Mittel zur Herstellung einer Fluidverbindung zwischen dem Behälter und der äußeren Umgebung.
- Flexible Beutel mit Anschlüssen können durch Form-, Füll- und Siegelverpackungsmaschinen hergestellt werden. Form-, Füll- und Siegelverpackungsmaschinen bieten eine Vorrichtung zum Formen einer Folienbahn zu einem flexiblen Behälter, in dem das gewünschte Produkt aufgenommen wird. Typischerweise weisen diese Maschinen ein Formwerkzeug oder einen Dorn, eine Füllröhre und Heißsiegeleinrichtungen auf. Das Formwerkzeug oder der Dorn formt oder faltet die Folienbahn in eine Röhrenform um eine Füllungs- oder Folienröhre. Die Folienröhre wird dazu verwendet, um das Material auszugeben, das in die röhrenförmig geformte Folienbahn verpackt werden soll. In diesen typischen Form-, Füll- und Siegelverpackungsmaschinen werden die Anschlüsse mit einem Impulsheißsiegelsystem angebracht. Typische Vorrichtungen dieser Art sind zum Beispiel in US-Patent Nr. 4 779 397, erteilt am 25. Oktober 1988 für Christine et al., beschrieben. Eine andere Form dieser Art von Vorrichtung ist in US-Patent Nr. 4 695 337, erteilt am 22. September 1987 für Christine et al., beschrieben. Eine vertikale Form-, Füll- und Siegelvorrichtung zum Herstellen von Beuteln mit drei seitlichen Wülsten ist in US-Patent Nr. 4 947 621, erteilt am 14. August 1990 für Christine et al., beschrieben.
- Anschlüsse, die dazu geeignet sind, direkt an eine Folienbahn, in einer Vorrichtung wie oben beschrieben, gesiegelt zu werden, sind beispielsweise in US-Patent Nr. 4 445 550, erteilt am 1. Mai 1984 Davis et al., und in US-Patent Nr. 5 110 041, erteilt am 5. Mai 1992 für Keeler, beschrieben. Diese Anschlüsse können nicht angepaßt werden zur Verwendung an Anschlußröhren, sondern müssen stattdessen direkt auf die Beutelfolienbahn gesiegelt werden.
- Flexible Beutel, die für medizinische Lösungen geeignet sind und die nicht die Nachteile von PVC haben und die ihre Klarheit sowie ihre Zusammendrückbarkeit und mechanische Festigkeit behalten, sind zum Beispiel aus US-Patent Nr. 4 643 926, erteilt am 17. Februar 1987 für Mueller und aus US-Patent Nr. 4 891 253, erteilt am 2. Januar 1990 für Mueller, bekannt. Das Ansiegeln der Anschlußröhren an diese Folien, unter Anwendung von Impulssiegeln und Hochfrequenzsiegeln, ergibt jedoch nicht die erforderliche Siegeldichtigkeit, um Auslecken zu verhindern.
- Ein anderes Verfahren zum Siegeln einer Anschlußröhre an einen flexiblen Beutel ist in dem europäischen Patent Nr. EP 269 419, erteilt am 29. September 1988 für Craig Med. Prod. Ltd., beschrieben, worin eine separate Materialhülse über der Anschlußröhre plaziert und gekrimpt und dann heißgesiegelt wird. Diese Hülse ist ein kritischer Teil der Erfindung, der erforderlich ist, um die Dichtung zwischen der Anschlußröhre und dem flexiblen Beutel zu realisieren.
- Traditionell werden diese flexiblen Beutel aus PVC hergestellt und die Anschlußröhren, ebenfalls aus PVC, werden unter Anwendung von Hochfrequenzenergie an dem Beutel festgesiegelt. Hochfrequenzenergie erzeugt jedoch nicht die notwendige hermetische Abdichtung mit vielen der flexiblen Folien, die ihre Klarheit sowie ihre Flexibilität und Festigkeit erhalten. Ebenfalls wurde in der Vergangenheit Impulswärmesiegeln bei PVC angewendet, aber es war ebenfalls nicht in der Lage, die notwendige hermetische Abdichtung zu schaffen, aufgrund von Begrenzungen bei der Herstellung des Heizdrahtes in der benötigten Form, um eine im Querschnitt kreisförmige Anschlußröhre an ein Paar von flachen, flexiblen Folienstücken zu siegeln. EP-A- 0 589 575 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum hermetischen Siegeln von Anschlußröhren an flexible Folienschläuche, die eine Öffnung haben, um die Anschlußröhren aufzunehmen. Dieses Verfahren erfordert jedoch einen Prozeß mit zwei Schritten, zunächst die Herstellung der Beutelumfangssiegelung und dann das Einsetzen und Siegeln der Anschlußröhren in dem Beutel.
- Daher besteht ein Bedarf für ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Anbringung von Anschlüssen an flexible Beutel, die die Begrenzungen von flexiblen PVC-Beuteln überwinden, eine feste, leckfreie, hermetische Dichtung zwischen den Anschlußröhren und der flexiblen Folienbahn herstellen und aufrechterhalten und all dies in einem einzelnen Schritt eines Beutelherstellungsvorgangs ausführen.
- Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von flexiblen Folienbeuteln mit daran angebrachten Anschlußröhren in einem Prozeß mit einem einzigen Schritt herzustellen.
- Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Herstellung der Siegelung von Anschlußröhren und flexibler Folie zu schaffen.
- Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Einrichtung zum Siegeln der flexiblen Folienbeutel und zum Siegeln der Anschlußröhren an diese flexiblen Folienbeutel in einem einzigen Schritt zu schaffen, die ihre hermetische Dichtigkeit unter den widrigen Bedingungen, die ihnen als Behälter für medizinische Lösungen begegnen, unversehrt erhalten können.
- Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, flexible Folienbeutel mit Anschlußröhren zu schaffen, die mit einem weiten Bereich von Anschlüssen, wie sie üblicherweise im medizini schen Bereich zur Anwendung von parenteralen Lösungen verwendet werden, verträglich sind.
- Demgemäß betrifft ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung flexibler Folienbeutel mit daran angebrachten Anschlußröhren, mit den Schritten: Einführen einer Bahn aus flexibler Folie in eine offene Foliensiegeleinrichtung zum Bilden der Umfangsnähte, die wenigstens einen Beutel definieren; Einführen wenigstens einer Anschlußröhre, die an einer Anschlußröhrensiegeleinrichtung angebracht ist, zwischen die Lagen der flexiblen Folienbahn in der offenen Foliensiegeleinrichtung; Schließen der Foliensiegeleinrichtung; Bilden der Beutelumfangsnähte und Versiegeln der wenigstens einen Anschlußröhre in dem so gebildeten Beutel in einem einzigen Siegelarbeitsschritt unter Anwendung von Hochfrequenzenergiesiegeln, wodurch eine einzelne Hochfrequenzenergiequelle verwendet wird, die 90º außer Phase zwischen der Foliensiegeleinrichtung und der Auslaßröhrensiegeleinrichtung angeschlossen ist; Einführen des Beutels in eine Schneideinrichtung und Bilden der Kontur des Beutels und Entfernen des Beutels aus der Bahn der flexiblen Folie.
- Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von flexiblen Folienbeuteln mit darin versiegelten Anschlußröhren, mit:
- Einer Beutelsiegeleinrichtung, die ein Paar von durch Hochfrequenzenergie erwärmten Werkzeugen hat, wobei jedes Werkzeug einen für Hochfrequenz und thermisch leitfähigen Körper mit einer Hochfrequenzheizeinrichtung und einen Siegelbereich aufweist, der Anschlußröhrenpositionierungskanäle darin hat; und
- wenigstens einer Anschlußröhrensiegeleinrichtung, die einen durch Hochfrequenzenergie erwärmten und thermisch leitfähigen Körper aufweist, der so geformt ist, um darauf eine Anschlußröhre zu plazieren, und der um 90º außer Phase mit der gleichen Hochfrequenzheizeinrichtung verbunden ist, die mit den Werkzeu gen verbunden ist.
- Bevorzugte Aspekte der Erfindung, sowie andere Ausführungsformen, Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aufgrund der folgenden detaillierten Beschreibung und der beispielhaften Ausführungsformen deutlich werden, die in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen zu lesen sind.
- Fig. 1 ist eine Draufsicht von oben auf ein Formwerkzeug für einen flexiblen Folienschlauch und Anschlußröhrensiegelstangen der vorliegenden Erfindung.
- Fig. 2 ist eine Draufsicht von oben auf eine Vorrichtung zur Herstellung von flexiblen Beuteln für medizinische Lösungen unter Verwendung des Formwerkzeuges für flexible Folienbeutel und der Anschlußröhrensiegelstangen der vorliegenden Erfindung.
- Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht eines flexiblen Beutels mit Anschlußröhren gemäß der vorliegenden Erfindung.
- Die Ausdrücke "flexibel" und ähnliche und "elastomer" und ähnliche werden hier benutzt, um spezielle Polymermaterialien sowie Eigenschaften der resultierenden Beutel oder Taschen zu definieren, wodurch durch Verwendung dieser speziellen Polymermaterialien eine verbesserte Flexibilität und/oder Zusammendrückbarkeit des Beutels oder der Tasche erreicht wird. Flexible Materialien können durch einen Modulus von vorzugsweise weniger als 345 MPa (50.000 psi) (ASTM D-882-81) und weiter bevorzugt von weniger als 276 MPa (40.000 psi) (ASTM-D-882-81) charakterisiert werden.
- Der Ausdruck "Folie" und ähnliche beziehen sich auf ein thermoplastisches Material, das zum Verpacken geeignet ist und das eine oder mehrere Lagen aus Polymermaterial aufweist, die durch irgendwelche im Stand der Technik bekannte geeignete Mittel verbunden sind.
- Die Ausdrücke "Polymer", "polymerisch" und ähnliche umfassen, wenn sie nicht besonders definiert oder anderweitig eingeschränkt sind, allgemein alle Homopolymere, Copolymere und Terpolymere und Mischungen und Modifikationen davon.
- Der Ausdruck "innen" und ähnliche werden hier verwendet, um eine Schicht einer mehrlagigen Folie zu bezeichnen, die nicht eine Außen- oder Oberflächenschicht oder Dichtungsschicht der Folie ist.
- Der Ausdruck "Oberflächenschicht" und ähnliche werden hier verwendet, um die Schicht einer mehrlagigen Folie zu bezeichnen, die die Außenoberfläche des Beutels oder der Tasche wird.
- Der Ausdruck "Dichtungsschicht" und ähnliche werden hier verwendet, um die Schicht einer mehrlagigen Folie zu bezeichnen, die die Innenfläche des Beutels oder der Tasche wird und die verwendet wird, um die Umfangsdichtung der Tasche oder des Beutels sowie die Dichtung der Anschlußröhren zu bilden.
- Die Ausdrücke "Schmelzfluß" und "Schmelzindex" werden hier für die Menge, in Gramm, an thermoplastischem Harz verwendet, die durch eine gegebene Öffnung unter spezifiziertem Druck und Temperatur innerhalb von 10 Minuten gedrückt werden kann. Der Wert sollte gemäß ASTM D 1238-79 bestimmt werden.
- Der Ausdruck "Polyethylen sehr niedriger Dichte" wird hier verwendet, um ein lineares Ethylen-α-Olefin-Copolymer mit Dichten unterhalb von 0,915 g/cm³ zu definieren, vorzugsweise zwischen 0,900 und 0,906 g/cm³, und soll Dichten so niedrig wie 0,86 g/cm³, gemessen durch ASTM D-1505, umfassen.
- Der Ausdruck "Ethylen-Vinylacetat-Copolymer" (EVA) wird hier verwendet, um ein Copolymer zu bezeichnen, das aus Ethylen- und Vinylacetat-Monomeren gebildet ist, wobei die von Ethylen abgeleiteten Einheiten in dem Copolymer in größerem Anteil und die von Vinylacetat abgeleiteten Einheiten in dem Copolymer in kleinerem Anteil vorhanden sind.
- Der Ausdruck "Ethylen-Propylen-Copolymer" wird hierin verwendet, um ein Copolymer zu bezeichnen, das aus Polypropylen-Monomer und geringeren Anteilen, gewöhnlich weniger als 6%, von Ethylen gebildet ist.
- Der Ausdruck "Copolyester" und ähnliche werden hierin angewendet auf Polyester, die aus mehr als einem Diol und einer difunktionellen Säure gebildet sind. Copolyester, so wie der Ausdruck hierin verwendet wird, können auch als Copolymere von Polyether und Polyethylen-Terephthalat gekennzeichnet werden. Vorzugsweise können Copolyester, wie sie hierin verwendet werden, gekennzeichnet werden als polymere Materialien, die von 1,4-Cyclohexandimethanol, 1,4-Cyclohexandicarbonsäure und Polytetramethylen-Glykolether, oder von Äquivalenten der zuvor genannten, als Reaktanten abgeleitet sind.
- Der Ausdruck "modifiziert" und ähnliche werden hierin verwendet, um polymere Materialien zu bezeichnen, in denen einige der Substituenten durch andere Materialien ersetzt sind, was eine Veränderung der Eigenschaften wie etwa verbesserte Flexibilität oder elastomere Eigenschaften bewirkt.
- Der Ausdruck "Bahn" und ähnliche werden hierin verwendet, um eine röhrenförmige Folie aus thermoplastischem Material zu bezeichnen, die während des Herstellungsvorgangs des Beutels oder der Tasche getrennt werden können oder vor der Einführung in den Beutel- oder Taschenherstellungsapparat getrennt werden können.
- Der Ausdruck wird auch verwendet, um flächige Stücke aus thermoplastischem Material zu bezeichnen, die bei der Herstellung von Beuteln oder Taschen verwendet werden.
- Flexible Folien die für Beutel für medizinische Lösungen und parenterale Materialien zur Anwendung mit der vorliegenden Erfindung geeignet sind, beinhalten allgemein beispielsweise Folien mit einer Kernschicht aus Polyethylen hoher Dichte, zwei Zwischenschichten, die Polyethylen sehr niedriger Dichte aufweisen, und einer Außenschicht, die ein Ethylen-Propylen-Copolymer oder flexible Copolyester aufweist, einer Dichtungsschicht, die ein heißsiegelfähiges polymeres Material aufweist, wie etwa modifiziertes Ethylen-Propylen-Copoylmer, und zwei polymerer Haftschichten, die die Außen- bzw. Dichtungsschichten halten. Geeignete besondere Beispiele sind zum Beispiel im US Patent Nr. 4,891,253, erteilt am 2. Januar 1990 für Mueller beschrieben und werden hierdurch durch Bezugnahme aufgenommen. Eine bevorzugte flexible Folie, die für Beutel für medizinische Lösung und parenterale Materialien zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung geeignet ist, enthält allgemein beispielsweise Folien mit einer Dichtungsschicht aus Ethylen-Propylen- Copolymer, modifiziertem Ethylen-Propylen-Copolymer oder flexiblem Copolyester, einer oder mehreren inneren Schichten umfassend elastomere polymere Materialien und einer Außenschicht aus Ethylen-Propylen-Copolymer oder einem flexiblen Copolyester, wie z. B. beschrieben in US Patent Nr. 4,643,926, erteilt am 17. Februar 1987, für Mueller, das hierdurch durch Bezugnahme aufgenommen ist. Die gegenwärtig bevorzugte flexible Folie zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung ist eine mehrlagige Folie mit einer Dichtungsschicht aus kautschuk-modifiziertem Ethylen- Propylen-Copolymer, einer Haftschicht, die ein Gemisch aus kautschukmodifiziertem Ethylen-Propylen-Copolymer und Polyethylen niedriger Dichte aufweist, einer inneren Schicht aus Polyethylen niedriger Dichte, einer Haftschicht aus Ethylenmethacrylat und einer Außenschicht aus Copolyester.
- Eine weitere flexible Folie, die zur Verwendung bei der Herstellung von Beuteln oder Taschen geeignet ist, ist eine Folie, die wenigstens eine Schicht hat, welche aus einer polymeren Mischung enthaltend etwa 40 bis 60 Gew.-% Ethylen- und Vinylacetat-Copolymer und etwa 60 bis 40 Gew.-% eines elastomeren Polyolefins gebildet ist, wie etwa beschrieben in US Patent Nr. 4,687,711, erteilt am 18. August 1987, für Vietto et al., das hierdurch durch Bezugnahme aufgenommen ist.
- Die flexiblen Beutel können jede gewünschte Größe und Form haben. Für medizinische Lösungen für die parenterale Verabreichung haben die flexiblen Beutel typischerweise eine allgemein rechteckige Form mit abgerundeten Ecken und haben Abmessungen von etwa 180 mm Breite · 350 mm Länge. Es ist anzuerkennen, daß quadratische Ecken und andere Formen als Rechteckformen innerhalb der Lehre der vorliegenden Erfindung hergestellt werden können und das solche anderen Formen und Eckengeometrien und Größen durch die vorliegende Erfindung ebenfalls in die Überlegung einbezogen sind. Es ist ferner anzuerkennen, daß diese Parameter und wie sie realisiert werden, im Stand der Technik gut verstanden sind und ohne übermäßige Versuche von einem Praktiker bestimmt werden können.
- Zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung geeignete Anschlußröhren können aus einer einzelnen Lage eines polymeren Materials oder einer mehrlagigen Struktur aus polymeren Material hergestellt werden. Die Außenseite der Anschlußröhren hat eine Zusammensetzung, die heißsiegelfähig an die Dichtungsschicht der flexiblen Folie ist oder hermetisch an der Dichtungsschicht der flexiblen Folie gesiegelt werden kann. Geeignete Beispiele eines Materials für die Anschlußröhre beinhalten zum Beispiel PVC- Röhren und vorzugsweise ein mehrlagiges thermoplastisches Material mit einer Außenschicht aus Ethylen-Propylen-Copolymer, einer Haftschicht aus Ethylen-Vinylacetat-Copolymer und einer Innenschicht aus PVC. Es ist am meisten bevorzugt, daß die Anschlußröhren eine mehrlagige Struktur aus thermoplastischem Material wie oben beschrieben haben, die elektronisch vernetzt sind, wie es im Stand der Technik wohlbekannt ist.
- Geeignete Anschlüsse enthalten solche, die üblicherweise verwendet werden und im Stand der Technik gut verstanden sind. Diese enthalten zum Beispiel Anschlüsse wie in US-A-5026352 und US-A-4324423 beschrieben. Die bevorzugte Anschlußform ist eine Form mit einem kreisförmigen Querschnitt, aber es ist grundsätzlich jede Querschnittsform geeignet, die es ermöglicht, den Anschluß an den Anschlußröhren hermetisch abzudichten. Es ist zu bemerken, daß die Anschlüsse an die Anschlußröhren entweder vor oder nach dem Siegeln der Anschlußröhren an die flexiblen Folienbeutel angebracht werden können.
- Hochfrequenz-(RF)-Heißsiegelgeräte sind im Stand der Technik wohlbekannt. Auch die Anwendung von Wärme zum Heißsiegeln flexibler Folien unter Anwendung von Hochfrequenzenergie ist wohlbekannt. Daher ist es ausreichend, zu erläutern, daß die Hochfrequenzgeräte, die geeignet zur Anwendung in der vorliegenden Erfindung sind, beliebige solche Geräte sind, die im Stand der Technik wohlbekannt sind und in bekannter Weise angewendet werden. Der Praktiker wird anerkennen, daß die Siegeleinrichtung für flexible Folie zwei Werkzeuge enthält, wobei ein Werkzeug mit dem Hochfrequenzsystem auf der hoch liegenden Seite und ein Werkzeug mit der Erd- oder Neutralseite des Hochfrequenzsystems verbunden ist. Im allgemeinen wird das Hochfrequenzsystem bei einer Frequenz von etwa 27 Megahertz bis etwa 40 Megahertz arbeiten. Dabei ist es nicht notwendig auf diese Frequenzen begrenzt. Das System wird mit irgendeiner Frequenz arbeiten, die die Beutel siegeln kann. Es ist auch anzuerkennen, daß die Siegeleinrichtung für die Anschlußröhren durch eine Phasenschiebereinrichtung ebenso an dasselbe Hochfrequenzsystem gekoppelt ist, so daß die zu der Siegeleinrichtung für die flexible Folie zugeführte Energie 90º außer Phase mit der zu der Siegeleinrichtung für die Anschlußröhren zugeführten Energie ist. Mithin wird, wenn Energie zum Siegeln der flexiblen Foliennähte zu der Siegeleinrichtung für die flexible Folie zugeführt wird, keine Energie zu der Siegeleinrichtung für die Anschlußröhre zugeführt und umgekehrt. Solche Phasenschiebereinrichtungen und ihre Verwendung sind im Stand der Technik auch wohlbekannt. Hochfrequenzsysteme, die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, und Phasenschiebereinrichtungen, die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind Fachleuten in diesem Gebiet wohlbekannt.
- Es wurde nun überraschend gefunden, daß die oben beschriebenen Anschlußröhren hermetisch an die flexiblen Folienbeutel, wie oben beschrieben, in einer einzigen Operation oder Schritt unter Verwendung von Hochfrequenzsiegeleinrichtungen gesiegelt werden können. Wendet man sich nun den Figuren zu, so zeigt Fig. 1 eine Draufsicht von oben auf eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die ein unteres Werkzeug 10 und ein oberes Werkzeug 10 (nicht gezeigt) hat, wobei beide Werkzeuge 10 einen Heißsiegelbereich 11 haben, der die Form und Größe des flexiblen Folienbeutels bestimmt. Ferner ist ein Paar von Anschlußröhren 12 gezeigt, die auf einem Paar von Anschlußröhren- Siegelstangen 13 angebracht sind. Die Werkzeuge 10 sind durch ein Kabel 14 an elektromagnetische Energie aus einer Hochfrequenz-Leistungsquelle (nicht gezeigt) angeschlossen. Die Anschlußröhren-Siegelstangen 13 sind ebenfalls an die selbe Hochfrequenz-Leistungsquelle (nicht gezeigt) durch Kabel 15 und 16, Verbindungsmittel 17 und eine Phasenschiebereinrichtung 18 angeschlossen.
- Die Anwendung der Werkzeuge und der Anschlußröhren-Siegelstangen der vorliegenden Erfindung wird am besten in Verbindung mit Fig. 2 verstanden, worin eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung zur Herstellung von flexiblen Folienbeuteln mit Anschlußröhren gezeigt ist. Insbesondere zeigt Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Vorrichtung 20, die zur Herstellung von flexiblen Folienschläuchen mit Anschlußröhren gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet ist. Das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung wird durch Erläuterung eines einzelnen Zyklus des Verfahrens und der Vorrichtung beschrieben. In der Praxis wird die flexible Folienbahn 21 durch eine Transporteinrichtung (nicht gezeigt) in eine Siegeleinrichtung 22 eingeführt. Die Siegeleinrichtung umfaßt wenigstens einen Satz von Siegelwerkzeugen 10 und Anschlußröhren-Siegelstangen 13 mit darauf plazierten Anschlußröhren 12, und wobei die Anschlußröhren-Siegelstangen die Anschlußröhren zwischen die Lagen der flexiblen Folienbahn 21 plaziert halten. Das obere Werkzeug 10 und das untere Werkzeug 10 werden gegeneinander mittels einer nicht gezeigten Einrichtung geschlossen, und es wird Druck und Hochfrequenzheißsiegeln angewendet, um die Umfangsnahtsiegelung des Beutels zu erzeugen und die Anschlußröhren an ihrem Ort in einem einzigen Schritt einzusiegeln. Die Hochfrequenzenergie wird von einer Quelle (nicht gezeigt) durch Kabel (nicht gezeigt), Verbindungsmittel (nicht gezeigt) und eine Phasenschiebereinrichtung (nicht gezeigt) zugeführt. Die Werkzeuge werden dann durch eine nicht gezeigte Einrichtung geöffnet und die fertiggestellten Beutel verlassen die Siegeleinrichtung 22 durch eine Transporteinrichtung (nicht gezeigt). Wenn die Siegeleinrichtung 22 auch eine Beuteltrenneinrichtung (nicht gezeigt) enthält, werden die fertiggestellten Beutel gekühlt und zur Füllung und Verpackung weiterverarbeitet. Wenn die Siegeleinrichtung 22 keine Trenneinrichtung hat, werden die Beutel durch eine Transporteinrichtung (nicht gezeigt) in eine Schneideinrichtung (nicht gezeigt) eingeführt und auseinandergeschnitten, bevor sie zum Füllen und Verpacken weiterverarbeitet werden. Es ist auch anzuerkennen, daß Anschlüsse an die Enden der Anschlußröhren während des automatischen Prozesses angebracht werden können, entweder bevor oder nachdem das Siegeln der Anschlußröhren ausgeführt ist, wie im Stand der Technik gut verstanden ist.
- Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines flexiblen Folienbeutels 30 der vorliegenden Erfindung mit seitlichen Nähten 31, einer Bodennaht 32, Anschlußröhren 33, die in die obere Siegelung 34 eingesiegelt sind.
- Die Siegelwerkzeuge und die Anschlußröhren-Siegelstangen können aus jedem geeigneten Material hergestellt sein, vorzugsweise aus Metall, wie beispielsweise Edelstahl, Aluminium, Kupfer, Messing, oder andere Nichteisenmetalle, und Legierungen daraus. Die Siegelwerkzeuge sind besonders bevorzugt aus Aluminium und die Anschlußröhren-Siegelstangen sind besonders bevorzugt aus Messing. Die Siegelwerkzeuge und die Anschlußröhren-Siegelstangen können auch aus einem keramischen Material hergestellt sein, wie im Stand der Technik wohlbekannt ist.
- Die Siegelwerkzeuge 10 werden immer paarweise verwendet. Daher gibt es immer ein oberes Siegelwerkzeug 10 und ein unteres Siegelwerkzeug 10, die so angeordnet sind, daß die flexible Folie und die Anschlußröhren zwischen den oberen und unteren Siegelwerkzeugen 10 unter Druck eingeklemmt werden. Beide Siegelwerkzeuge werden erhitzt, erwärmt und/oder gekühlt auf die gleiche Temperatur. Der zum Zusammendrücken der Folie und der Anschlußröhren während des Siegelns und/oder Kühlens angewendete Druck liegt zwischen etwa 1,4 MPa (200 psi) bis etwa 2,8 MPa (400 psi), vorzugsweise etwa 1,9 MPa (275 psi).
- In allen Fällen haben die Siegelwerkzeuge 10 eine Ablösebeschichtung, die den Siegelbereich 11 abdeckt. Der Ausdruck "nachgiebig" und ähnliche wird hierin verwendet, um eine Ablösebeschichtung zu bezeichnen, die eine gewisse Bewegung der Anschlußröhren in Bezug auf die flexiblen Folienlagen während des Siegelvorgangs zuläßt. Der Ausdruck "nicht-nachgiebig" und ähnliche werden hierin verwendet, um eine Ablösebeschichtung zu bezeichnen, die keine Bewegung der Anschlußröhren in Bezug auf die flexiblen Folienlagen während des Siegelvorgangs zuläßt. Ablösebeschichtungen können jegliche Beschichtungen sein, die bei den Prozeßtemperaturen, denen sie ausgesetzt ist, unversehrt bleiben und die nicht an den Anschlußröhren oder der flexiblen Folie kleben oder daran festgesiegelt werden können. Gegenwärtig bevorzugte nicht-nachgiebige Ablösebeschichtungen enthalten Tetrafluorethylen, wie etwa Tetrafluorethylen der Marke TEFLON und glasgefülltes Tetrafluorethylen. Eine bevorzugte Beschichtung ist eine Tetrafluorethylen-Teilchenbeschichtung, die in die Oberfläche des Metallwerkzeugkörpers und in die Oberfläche der Anschlußröhren-Metallstangen eingeschmolzen ist. Diese bevorzugte Beschichtung ist von General Magnaplate Corp., Linden, NJ, erhältlich, unter Verwendung von deren NEDOX® SF-2R, TUFFRAM® 604 oder TUFFRAM® 615 Beschichtungen. Gegenwärtig bevorzugte nachgiebige Ablöseschichten umfassen Aluminiumteilchen enthaltender Silikonkautschuk, wie zum Beispiel COHRlastic® leitfähiger Silikonkautschuk, der von CHR Industries, New Haven, CT, erhältlich ist.
- Es ist zur Kenntnis zu nehmen, daß die Werkzeuge anfänglich auf eine Temperatur unterhalb der Siegeltemperatur erwärmt werden können und eine solche Temperatur mittels einer anderen Wärmequelle als Hochfrequenzenergie aufrechterhalten werden kann. Die Hochfrequenzenergie wird dabei nur verwendet, um die Temperatur auf die Siegeltemperatur während des tatsächlichen Siegelvorgangs zu erhöhen. Dies würde die Belastungsanforderungen der Hochfrequenzenergiequelle vermindern, was unter manchen Umständen vorteilhaft sein kann.
- Während die vorliegende Erfindung für einen Fall dargestellt worden ist, bei dem die flexiblen Folienschläuche hergestellt und die Anschlußröhren daran festgesiegelt und die Beutel dann zu einem späteren Zeitpunkt mit einem Produkt gefüllt werden, wird auch anzuerkennen sein, daß die Beutel unmittelbar nach Abschluß des Vorgangs der Beutelherstellung und der Anschlußröhrensiegelung gefüllt werden können, und weiter daß die Beutel in einer vertikalen Position hergestellt und, unmittelbar nachdem der Beutel mit den Anschlußröhren hergestellt ist, gefüllt werden können.
- Obwohl die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hier mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben worden sind, ist anzuerkennen, daß die Erfindung nicht auf diese genauen Ausführungsformen beschränkt ist und das vielfältige andere Veränderungen und Modifikationen von einem Fachmann darin ausgeführt werden können, ohne den Bereich der vorliegenden Erfindung, wie er in den angefügten Ansprüchen definiert ist, zu verlassen.
Claims (17)
1. Verfahren zur Herstellung von flexiblen Folienbeuteln (30)
mit daran angebrachten Anschlußröhren (33), wobei das
Verfahren die Schritte aufweist:
a) Einführen einer Bahn aus flexibler Folie (21) in eine
offene Foliensiegeleinrichtung (22) zum Bilden der
Umfangsnähte (31), die wenigstens einen Beutel
definieren;
b) Einführen wenigstens einer Anschlußröhre, die an einer
Anschlußröhrensiegeleinrichtung (13) angebracht ist,
zwischen die Lagen der flexiblen Folienbahn in der
offenen Foliensiegeleinrichtung;
c) Schließen der Foliensiegeleinrichtung;
d) Bilden der Beutelumfangsnähte und Siegeln der
wenigstens einen Anschlußröhre in dem so gebildeten Beutel
in einem einzigen Siegelarbeitsschritt unter Anwendung
von Hochfrequenzenergiesiegeln, wodurch eine einzige
Hochfrequenzenergiequelle verwendet wird, die 90º außer
Phase zwischen der Foliensiegeleinrichtung und der
Anschlußröhrensiegeleinrichtung angeschlossen ist;
e) Einführen des Beutels in eine Schneideinrichtung und
Bilden der Kontur des Beutels und Entfernen des Beutels
aus der Bahn der flexiblen Folie.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei wenigstens zwei
Anschlußröhren an jedem Beutel gesiegelt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Mehrzahl von
Beuteln mit daran gesiegelten Anschlußröhren gleichzeitig
hergestellt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Anschlüsse an
den Anschlußröhren angebracht werden, bevor die Beutel mit
den Anschlußröhren hergestellt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die
Siegeleinrichtung für die flexible Folie und die
Anschlußröhrensiegeleinrichtung eine Temperatur von etwa 121ºC (250ºF)
bis etwa 260ºC (500ºF) haben, vorzugsweise etwa 177ºC
(350ºF).
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die
Siegeleinrichtung für die flexible Folie die Folienbahn
zusammensiegelt und die Anschlußröhren an der Folienbahn bei etwa
1,4 MPa (200 psi) bis etwa 2,8 MPa (400 psi), vorzugsweise
bei etwa 1,9 MPa (275 psi), festsiegelt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die
Schneideinrichtung eine Schneidwerkzeugeinrichtung ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die
Schneideinrichtung eine Stahlklingenschneideinrichtung ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das
Hochfrequenzsystem bei einer Frequenz von etwa 27 MHz bis etwa
40 MHz arbeitet.
10. Vorrichtung zum Bilden von flexiblen Folienbeuteln, die
darin versiegelte Anschlußröhren (33) haben, mit:
(a) einer Beutelsiegeleinrichtung (22), die ein Paar von
durch Hochfrequenzenergie erwärmten Werkzeugen (10)
hat, die jeweils einen für Hochfrequenz und thermisch
leitfähigen Körper mit einer
Hochfrequenzheizeinrichtung und einen Siegelbereich aufweisen, der
Anschluß
röhrenpositionierungskanäle darin hat; und
(b) wenigstens einer Anschlußröhrensiegeleinrichtung (13),
die einen durch Hochfrequenzenergie erwärmten und
thermisch leitfähigen Körper aufweist, der so geformt ist,
um darauf eine Anschlußröhre zu plazieren, und der um
90º außer Phase mit derselben
Hochfrequenzheizeinrichtung verbunden ist, die mit den Werkzeugen verbunden
ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei jede der
Beutelsiegeleinrichtung und der Anschlußröhrensiegeleinrichtung weiter
dadurch gekennzeichnet ist, daß sie eine Ablösebeschichtung
hat, die die Siegelbereiche abdeckt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, wobei die
Zusammensetzung der Beutelsiegeleinrichtungen und der
Anschlußröhrensiegeleinrichtungen ausgewählt ist aus der Gruppe, die
Stahl, Aluminium, Kupfer, Messing, Nichteisenmetall,
Keramiken und Legierungen und Kombinationen daraus aufweist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 10, 11 oder 12, wobei die
Beutelsiegeleinrichtung aus Aluminium zusammengesetzt ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die
Anschlußröhrensiegeleinrichtung aus Messing zusammengesetzt
ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei das
Hochfrequenzsystem bei einer Frequenz von etwa 27 MHz bis
etwa 40 MHz arbeitet.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei die
Ablösebeschichtung ausgewählt ist aus der Gruppe, die
Tetrafluorethylen und glasgefülltes Tetrafluorethylen aufweist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei die
Beutelsiegeleinrichtungen aus Aluminium und die
Ablösebeschichtung aus Tetrafluorethylen hergestellt ist.
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