DE69812714T2 - Verfahren und vorrichtung zum verschliessen des endes von verpackungstuben - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum verschliessen des endes von verpackungstuben Download PDF

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Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG:
  • Der Erfindung betrifft Verpackungstuben des sogenannten flexiblen Typs, d. h. Tuben mit einem Tubenkörper, der aus einem Material hergestellt ist, der das Zusammendrücken des Körpers zum Entleeren des Verpackungsinhalts erlaubt. Genauer ausgedrückt betrifft die Erfindung flexible Verpackungstuben mit einer Zwischenwand, die zwei Kammern zur Produktaufnahme in der Tube bildet, welche Kammern voneinander getrennt sind.
  • Derartige Verpackungstuben werden verwendet, um das Aufnehmen von verschiedenen Produktarten zu ermöglichen und eine in situ erhaltene Mischung der Produkte abzugeben.
  • Die Erfindung soll ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verschließen eines Endes von Verpackungstuben mit einer Zwischenwand im Unterschied zu sogenannten Zwillingstuben schaffen (siehe beispielsweise die PCT-Anmeldung WO 94/19251 der Anmelderin).
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG:
  • Tuben mit einer Zwischenwand werden unter anderem von einem bahnartigen flexiblen Material, beispielsweise Polythen, Polypropylen oder anderen thermoplastische Materialien, ausgehend hergestellt, indem entlang einem Paar von Schweißnähten in Längsrichtung eine Materialschicht, die als eine äußere Tubenwand dient, mit einer Materialschicht, die als eine Zwischenwand dient, verbunden wird, welche Materialschicht für die Zwischenwand normalerweise dünner ist als die äußere Materialschicht. Die Breite der äußeren Materialbahn ist dabei größer als die Breite der Materialbahn, welche die Zwischenwand bilden soll, und die Beziehung zwischen den Breiten ist oftmals so gewählt, dass nach dem Verschweißen der äußeren Schicht in Längsrichtung und Formen derselben zu einer kreisförmigen Tube die Zwischenwand eine Länge über den Querschnitt der Tube hat, die den Durchmesser der Tube übersteigt. Die Länge der Zwischenwand wird oftmals so gewählt, dass sie dem halben Umfang der Tube entspricht, was bedeutet, dass bei der sogenannten plan- aren Versiegelung des Füllendes der Tube die Zwischenwand die gleiche Länge wie das abgeflachte Tubenende während der Versiegelung und danach hat.
  • Es hat sich jedoch gezeigt, dass dieser Längenüberschuss in der Zwischenwand, der an sich bei dem fertig versiegelten Tubenende vorteilhaft sein kann, schon während des Befüllens zu Schwierigkeiten führt.
  • Und dieses Problem zu lösen, hat die Anmelderin früher ein Verfahren und eine Vorrichtung erzeugt (WO 98/54054, Prioritätsdatum 27. Mai 1997 (SE), vor dem internationalen Einreichungstag der vorliegenden Erfindung nicht veröffentlicht), welches das Einführen der Fülldüse auf den jeweiligen Seiten der Zwischenwand erlaubt. Dabei werden zwei relativ gut definierte Räume in dem Verschlussende der Verpackungstube dadurch geschaffen, dass die Zwischenwand gestreckt wird und mit der Innenseite der Tube an zwei im wesentlichen diametral gegenüberliegenden Positionen punktverschweißt wird.
  • Diese Punktschweißung erfolgt in einer Befüllmaschine, und zur weiteren effizienten Handhabung in der Maschine nach dem Befüllen mit dem Produkt bzw, den Produkten muss das Füllende der Tube mit dem entsprechenden Ende der Zwischenwand für die Versiegelung in rationeller Weise geeignet sein, um einen Endverschluss zu bilden.
  • AUFGABE DER ERFINDUNG:
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, das Problem des Endverschlusses von Verpackungstuben der in der Einleitung genannten Bauart zu lösen und eine Lösung zu schaffen, die unter Aufrechterhaltung der Produktivität in einer Tubenbefüllmaschine eine vollständige Handhabung von Tuben mit Zwischenwand im Prinzip in einer Weise bietet, die der äußerst effektiven Handhabung von herkömmlichen Tuben gleich ist.
  • Die Lösung des Problems sollte ferner in der Weise erfolgen, dass bei vorhandenen Tubenbefüllstraßen nur minimale Eingriffe erforderlich sind.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG:
  • Die Lösung des der Erfindung zugrundeliegenden Problems wird bei der Handhabung von Verpackungstuben des zuerst genannten Typs durch die Erkenntnis gefunden, dass es bei der gegenwärtigen Verbindung von Materialwandstärken mit stark variierendem Maß und Materialien unterschiedlicher Typen sowie mit der Hinzufügung von Materialschichten in verschiedenen Bereichen des erzeugten Versiegelungsbereichs mit dem Verfahren nach Anspruch 1 bzw. der Vorrichtung nach Anspruch 5 möglich ist, die komplizierte Materialverbund struktur oder Geometrie jeweils durch Hitze zu aktivieren, so dass eine akzeptable Heißsiegelung in allen Bereichen des hergestellten Endverschlusses erzielt wird, wobei auch alle Bereiche mit doppellagigen Zwischenwänden und Bereiche eingeschlossen sind, die dreifache Zwischenwände einschließen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN:
  • 1 zeigt eine schematische Querschnittansicht einer Tube mit Zwischenwand nach deren Herstellung.
  • 2 zeigt die Tube aus 1, wobei die Zwischenwand an der Tube an einem Paar von zusätzlichen Verbindungspunkten fixiert ist.
  • 3 zeigt schematisch den Querschnitt aus 2, der mit einem Formwerkzeug umgeformt wurde, wobei die Tube in einer Position zur Hitzeaktivierung derjenigen Oberflächen des Tubenmateriales ist, die in einem späteren Schritt miteinander versiegelt werden sollen.
  • 4a zeigt die aus dem Formwerkzeug in 3 entnommene Tube und zeigt durch Pfeile eine mögliche Zusammenpressrichtung in der Station in der Befüllmaschine, in der der Verschluss geformt wird.
  • 4b zeigt eine zweite bevorzugte Zusammenpressrichtung für das hitzeaktivierbare Füllende der Tube.
  • 5a zeigt den Tubenquerschnitt und die Zwischenwand während des Klemmvorganges gemäß 4a und zeigt deutlich die vorliegende Materialzusammensetzung und -geometrie.
  • 5b zeigt den Tubenquerschnitt und die Zwischenwand während des Zusammenpressens gemäß 4b.
  • 6 zeigt eine Unteransicht einer ersten Ausführungsform von zwei Teilelementen, die eine Heißluftdüse bilden.
  • 7 zeigt eine Seitenansicht der Düse aus 6.
  • 8 ist eine perspektivische Ansicht der Düse aus 6.
  • 9 zeigt eine Unteransicht einer zweiten Ausführungsform einer geteilten Düse, wobei ein modifizierter Tubenquerschnitt schematisch hinzugefügt ist.
  • 10 zeigt die Düse aus 9 in Seitenansicht.
  • 11 zeigt die Düse aus 9 in perspektivischer Ansicht.
  • Die in 1 vom Füllende gezeigte Tube enthält in herkömmlicher Weise ein Ende (nicht dargestellt), das eine mit einer Entleerungsöffnung versehene Tubenbrust umfasst, und ist in der dargestellten Ausführungsform aus einem flachen Rohling mittels einer Versiegelung 14 in Längsrichtung hergestellt, wodurch ihr ein im wesentlichen kreisförmiger Querschnitt verliehen wird. In Abhängigkeit von der Materialart des Tubenkörpers, wobei das Material ein Monomermaterial aus einem geeigneten Polyolefin, beispielsweise Polythen, Polypropylen etc., oder ein Laminat aus Kunststoffmaterial mit Sperreigenschaften oder Metallfolie oder al ternativ metallisierter Film sein kann, hat der Querschnitt eine mehr oder weniger vorgegebene Form. Ferner wirken sich die Beschädigungen oder Auswirkungen, die durch den Transport der Tuben verursacht sind, auf den Querschnitt aus, der schließlich in der Tubenbefüllmaschine vorliegt.
  • In dem Tubenkörper 10 ist eine Zwischenwand 11, die mit dem planaren Tubenkörperrohling bzw. Tubenkörper durch längs verlaufende Siegellinien 12, 13 verbunden ist. Das Material der Zwischenwand 11 in der gezeigten Ausführungsform besteht aus einem Materialtyp, der mit dem Tubenrohling oder dem Inneren des Tubenkörpers heißsiegelbar ist, beispielsweise kann der Materialtyp mit dem Material des Tubenkörpers 10 bzw. seiner inneren Schicht identisch sein, wenn der Tubenkörper 10 aus einem Laminat geformt ist.
  • Die Zwischenwand 11 hat einen Längenüberschuss, was bedeutet, dass sie innerhalb des Tubenkörpers annähernd die in 1 gezeigte Kurve beschreibt. Die Länge entspricht oftmals dem halben Umfang des Tubenkörpers 10, wobei beabsichtigt ist, dass dann, wenn das Füllende der Tube in einem abgeflachten Zustand ist, einander gegenüberliegende Abschnitte des Tubenkörpers und der Zwischenwand jeweils dieselbe diametrale Länge haben sollen.
  • Wie in der Einleitung erwähnt führt die Überschusslänge der Zwischenwand jedoch zu Problemen bei dem Einführen der Fülldüse in das Füllende, so dass in der Realität oftmals darauf zurückgegriffen wurde, die Zwischenwand 11 in dem Bereich der Füllöffnung gemäß der Darstellung in 2 zu strecken. Die Zwischenwand 11 wurde hier nahe an dem oberen Rand der Füllöffnung bzw. in einem geringen Abstand von diesem mit der Wand des Tubenkörpers punktverschweißt, wäh rend die Verbindungen 12, 13 selbstverständlich die Zwischenwand über die gesamte Länge des Tubenkörpers bis zu der Tubenbrust und in die Entleerungsöffnung weiterhin verbinden. Durch das Strecken der Zwischenwand 11 wird der Querschnitt in 1 verändert. Die auftretende Formveränderung ist in hohem Ausmaß von-der Elastizität des Materials des Tubenkörpers abhängig. Auf Grund der Punktverschweißung der Zwischenwand nimmt die Querschnittsform normalerweise eine ovale oder elliptische Form gemäß 2 an. Die Zwischenwand 11 kann in Abhängigkeit von der Elastizität des Materials des Tubenkörpers mehr oder weniger gestreckt werden und punktierte Linie 11' stellt den Fall mit einem verformten Querschnitt, jedoch einer losen Zwischenwand 11' war. Die Verbindungen 15, 16 der Zwischenwand lassen Materialabschnitte 11a, 11b zwischen den jeweiligen Schweißpunkten 15, 16 und den benachbarten Verbindungsstellen 12, 13 an der Tubenwand entstehen. In der Praxis ist es schwierig, diese Materialabschnitte 11a, 11b an die Innenseite der Tubenwand anzulegen, insbesondere da die Materialeigenschaften der Tubenwand eine Rückstellneigung in die ursprüngliche Form von 1 haben können, während das Material in der dünneren Zwischenwand 11 keine entsprechende Neigung hat. Dies führt dazu, dass zwischen den Zwi– schenwandabschnitten 11a, 11b und der Innenseite der Tubenwand ein Raum vorhanden ist, der eine gleichmäßige Hitzeaktivierung der Zwischenwand und der Innenseite der Tubenwand schwierig macht. Darüber hinaus kann, wie bereits erwähnt, bei bestimmten Anwendungen das Strecken der Zwischenwand 11 nicht ausreichend sein, um eine gut definierte Geometrie für die Hitzeaktivierung zu schaffen, was die Situation zusätzlich komplizieren kann.
  • Bei einer derartigen Anwendung wird ein Umformungsschritt verwendet, bei dem ein Formwerkzeug 17 mit einer Formöffnung 18 mit einer im wesentlichen rechtwinkligen vierseitigen Form an die Außenseite des Tubenkörpers an dem Füllende angelegt wird. Indem diese Öffnung 18 in der Weise dimensioniert wird, dass die Öffnung die Querschnittsabmessungen des Tubenendes in 2 sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung verformt, das heißt zusammenpresst, werden die Abschnitte 11a und 11b näher an die Innenseite des Tubenkörpers gebracht und die Zwischenwand 11 wird in einem gestreckten Zustand gespannt.
  • 3 zeigt diesen Zustand. Die unterbrochenen Linien 19, 20 zeigen ein Paar von berührungsfrei arbeitenden Teilelementen 19, 20 einer Heißluftdüse zur Hitzeaktivierung derjenigen Bereiche der Zwischenwand und der Innenseite der Tube, die später als Tubenendversiegelung zusammengelegt werden.
  • Aus der Figur wird deutlich, dass der Querschnitt dieser Teilelemente zusammen eine im wesentlichen rechtwinklige vierseitige Form bildet, und dass dieses rechtwinklige Viereck (in der Ebene des Formwerkzeugs) etwa die gleiche Ausrichtung wie das Viereck hat, das von dem Tubenkörperende in dem Formwerkzeug 17 gebildet wird. Mittels dieser gut definierten wechselseitigen Ausrichtung zwischen den Teilelementen der Düse und dem Tubenquerschnitt ist es möglich, eine Hitzeaktivierung, die für den Endverschluss der genannten unterschiedlichen Abschnitte der Zwischenwand und des Tubenendes geeignet ist, welche zum Bilden des Endverschlusses zu versiegeln sind, empirisch zu bestimmen. Darüber hinaus ist es möglich, den Abstand sowie den Heißluftausstoß von Aktivierungsort zu Rktivierungsort für die be rührungsfreie Hitzeaktivierung zu variieren, wodurch die Wärmeübertragung beispielsweise an den Positionen 11a, 11b für doppelte Materialschichten (die Zwischenwand und die Tubenwand in 3) intensiviert werden kann, indem der Abstand verringert wird und/oder der Heißluftausstoß gesteigert wird.
  • Mit einem Spalt 21 zwischen den Teilelementen 19, 20 ist es möglich (ebenfalls empirisch), die Wärmeübertragung auf beiden Seiten der Zwischenwand 11 zu steuern.
  • Das Formwerkzeug 17 dient auch dazu, die Temperaturbedingungen des Tubenkörpers an seinem Versiegelungsende extern zu steuern, da das Werkzeug an einen Kühlmediumeinlass 22 für die Zirkulation eines Kühlmediums, beispielsweise Wasser, durch einen umlaufenden Kanal 23 angeschlossen ist.
  • Das Formwerkzeug 17 und die Heißluftdüse 24, welche die Teilelemente 19, 20 enthält, sind in einer Hitzeaktivierungsstation (nicht dargestellt) in der Tubenbefüllmaschine angeordnet. Befüllte Tuben werden dann schrittweise dieser Station zugeliefert und das Füllende einer in der Station vorhandenen Tube wird mit dem Formwerkzeug 17 in Kontakt gebracht und nach dem Umformen werden die Teilelemente 19, 20 der Heißluftdüse in der in 3 gezeigten Position angeordnet, die auch in 9 gezeigt ist.
  • Nachdem die Hitzeaktivierung gemäß 3 ausgeführt wurde, wird die Tube aus der Hitzeaktivierungsstation freigegeben und weiter zu einer Klemmbackenstation transportiert, wo deren Klemmbacken (Prägebacken) das Tubenende gemäß den Pfeilen 25, 26 zusammenklemmen (4a, 4b).
  • Wie aus 5a deutlich wird, wird die Zwischenwand 11 in dieser Ausführungsform zusammengelegt, so dass sie insgesamt drei Schichten bildet, wobei auch die äußere Schicht mit der Innenseite der Tube zusammengelegt werden soll, wobei die äußere Schicht ebenfalls mit der Innenseite der Tubenwand zusammengelegt werden soll. Somit ist es wesentlich, dass die gemäß 3 erzeugte Hitzeaktivierung eine ausreichende Hitzeaktivierung für eine akzeptable Heißsiegelung in allen Abschnitten erzielt.
  • In der Ausführungsform gemäß 5b ist der Schichtenaufbau unter dem Gesichtspunkt der Versiegelung leichter zu bearbeiten. Die Zwischenwand liegt hier als einzelne Schicht in dem Bereich des Tubenendes.
  • Mit der beschriebenen Ausführungsform der Heißluftdüse und des Formwerkzeugs werden die Bedingungen für eine ausreichende Hitzeaktivierung empirisch bestimmt.
  • Bei bestimmten Anwendungen ist es bei günstigen Bedingungen, insbesondere hinsichtlich des Materials der Zwischenwand und des Tubenkörpers, möglich, auf den Umformungsschritt zu verzichten und eine in 6 bis 8 gezeigte Konstruktion der Heißluftdüse zu verwenden. In diesem speziellen Fall ist auch ein Spalt 21a vorhanden, der die Zwischenwand 11 aufnimmt, und die Teilelemente 19a, 20a sind so gestaltet, dass eine berührungsfreie Hitzeaktivierung möglich ist. Auch in diesem letzteren Fa11 wird die Konstruktion des Spaltes 21a sowie die äußere Kontur der Teilelemente 19a, 20a empirisch bestimmt.
  • Obgleich die Erfindung in Zusammenhang mit bestimmten Ausführungsformen von Verpackungstuben beschrieben wurde; ver steht es sich, dass die Erfindung auch auf andere Gebiete angewandt werden kann, beispielsweise wenn sich eine Zwischenwand nicht geradlinig über den Tubenquerschnitt erstreckt, sondern beispielsweise in S-Form. Zu diesem Zweck erhalten die Teilelemente der Düse einen entsprechenden Querschnitt und die Anfangspressrichtung der Klemmbacken wird dadurch im Verhältnis zu einer imaginären geraden Verbindungslinie zwischen den Verbindungsstellen mit dem Tubenkörper definiert.

Claims (6)

  1. Verfahren zum Verschließen eines Endes von Verpackungstuben (10) mit einer Zwischenwand (11), die dazu bestimmt ist zwei zur Produktaufnahme bestimmte, voneinander getrennte Kammern zu bilden, wobei sich die Zwischenwand über den Tubenkörper und im wesentlichen entlang der gesamten Länge des Tubenkörpers erstreckt, mit einem ersten Paar von Verbindungsstellen (12, 13) und mit einem zweiten Paar von Verbindungsstellen (15, 16) am Füllende, wobei jeweils zwischen den ersten und zweiten Verbindungsstellen ein dazwischen liegender Abschnitt (11a, 11b) der Zwischenwand enthalten ist, und mit einer Heißluftdüse (24; 24a) mit einem Zwischenraum (21; 21a), der ein Paar von Teilelementen (19, 20; 19a, 20a) definiert, und die ohne Kontakt eingeführt wird zur Hitzezufuhr in Bezug auf die Zwischenwand (11) und die Innenseite der Tube im Bereich des Füllendes, und bei dem – nach Hitzezufuhr – die Heißluftdüse entfernt und das Füllende über eine Einrichtung, die eine Verklemmung bewirkt, abgedichtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass während der Hitzezufuhr eine Formvorrichtung (17) von außen gegen das Füllende angewendet wird, so dass die Zwischenwand (11) in einem gespannten Zustand in dem Füllende gehalten bleibt und dass beide der Abschnitte (11a, 11b) der Zwischenwand näher an die Innensei- te der Tube gebracht werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Füllende der Tube und die darin angeordnete Zwischenwand eine im wesentlichen elliptische Form aufweisen, wobei die Zwischenwand (11) über die Nebenachse der Endöffnung gespannt bzw. gestreckt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Formvorrichtung (17) bestimmt ist und so angewendet wird, dass sie das Füllende in eine im wesentlichen rechtwinklige, vierseitige Form umbildet.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heißluftdüse (24) aus zwei im wesentlichen identischen Teilelementen (19, 20) gebildet wird, die zusammen einen im wesentlichen rechtwinkligen Querschnitt mit einem inneren Zwischenraum (21) aufweisen, der zur Aufnahme de Zwischenwand bestimmt ist.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung des Zwischenraums und die Anordnung der Heißluft-Auslassöffnungen der Teilelemente so gewählt werden, dass die Konzentration von Wärmeenergie auf solchen Wandabschnitten erhalten wird, die die Abschnitte der Zwischenwand zwischen den ersten und zweiten Verbindungsstellen umfassen.
  5. Vorrichtung zum Verschließen eines Endes von Verpackungstuben (10) mit einer Zwischenwand (11), die bestimmt ist, um zwei zur Produktaufnahme bestimmte, jeweils voneinander getrennte Kammern zu bilden, wobei die Zwischenwand sich über den Tubenkörper und im wesentlichen entlang der gesamten Länge des Tubenkörpers erstreckt, mit einem ersten Paar von Verbindungsstellen (12, 13) und mit einem zweiten Paar von Verbindungsstellen (15, 16) an dem Füllende, wobei jeweils zwischen den ersten und zweiten Verbindungsstellen (12, 13; 15, 16) ein dazwischen liegender Abschnitt (11a, 11b) der Zwischenwand enthalten ist, umfassend: – eine Heißluftdüse (24; 24a) mit einem Paar von Teilelementen (19, 20; 19a, 20a), die zwischen ihnen einen Zwischenraum (21) bilden, der zur Aufnahme der Zwischenwand (11) ausgelegt ist, wobei die Teilelemente mit Heißluft-Zufuhröffnungen in dem Zwischenraum und anderswo gebildet werden und wobei die Heißluftdüse so dimensioniert ist, dass sie auf nicht-kontaktierende Weise in die Öffnung innerhalb des Füllendes auf entsprechenden Seiten der Zwischenwand eingesetzt werden kann zur Zufuhr von Hitze auf den Tubenkörper und auf die Zwischenwand in Bereichen derselben, die eine Endverbindung bilden, und – einer Einrichtung zum Bereitstellen einer Verklemmung und Abdichtung der erhitzten Bereiche, dadurch gekennzeichnet, dass die Formvorrichtung (17) so ausgelegt ist, dass sie von außen gegen das Füllende angewendet wird und so dimensioniert ist, dass die Zwischenwand (11) – während der Hitzezufuhr – in dem Füllende gespannt und beide Bereiche (11a, 11b) der Zwischenwand verstärkt näher an die Innenseite der Tube gehalten werden.
  6. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Formvorrichtung (17) gekühlt ist und eine im wesentlichen vierseitige Formöffnung (18) darstellt.
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