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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Beutel für eine Verpackung vom Beutel-in-Box-Typ
und eine Vorrichtung für
seine Herstellung und spezieller betrifft sie einen Beutel mit einem
Tauchstreifen, der darin positioniert und versiegelt ist, und eine
Vorrichtung für
seine Herstellung.
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Beutel-in-Box-Verpackungen
sind zur Aufnahme und Abgabe von Flüssigkeiten, wie z.B. Sirup für Nachmischungs-Abgabevorrichtungen
für alkoholfreie
Getränke,
wohlbekannt. Solche bekannten Verpackungen umfassen eine äußere Schutz-
und Tragebox, die aus einem Wellkarton hergestellt ist, und einen
inneren flexiblen Faltkunststoffbeutel, der den Sirup enthält. Der
Kunststoffbeutel weist eine Tülle
zum Einspeisen des Sirups in die Nachmischungs-Getränkeabgabevorrichtung
mittels eines Schlauchs und einer Pumpe auf. Ein Kunststofftauchstreifen
oder -tauchrohr ist häufig
im Beutel enthalten, um beim Entnehmen des Sirups zu helfen. Der Tauchstreifen
verhindert, dass der Beutel auf sich zusammenfällt, während der Sirup entnommen wird.
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Ein
Beispiel für
einen im Handel erhältlichen Beutel
mit einem darin positionierten Tauchstreifen ist im US-Patent No.
5,647,511 an Bond dargestellt. Diese Bezugsstelle beschreibt einen
Kunststoffbeutel mit einer Tülle
auf einem Ende. Ein "Kunststoffentleerungseinsatz" oder ein Tauchstreifen
weist einen Montagering mit einem Mehrkanaltauchstreifen auf, der
sich radial davon erstreckt. Der Tauchstreifen ist direkt mit der
Tülle und
direkt gegenüber
vom Mund der Tülle
verbunden. Der Tauchstreifen erstreckt sich nicht die ganze Länge des
Beutels.
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Obwohl
die Konstruktion dieses Tauchstreifens beim Entnehmen des Fluids
aus dem Beutel hilft, weist die Konstruktion mehrere Nachteile auf. Erstens,
weil der Tauchstreifen nicht an beiden Enden verankert ist, kann
das freie Ende des Tauchstreifens gelegentlich das untere Ende des
Beutels durchstechen. Weiter kann das freie Ende des Tauchstreifens
im Beutel verdrillt oder gekrümmt
werden und ermöglichen,
dass ein Teil des Beutels versperrt und unzugänglich wird. Zweitens, weil
die Tülle und
der Tauchstreifen direkt verbunden sind, dauert die Fluidbefüllzeit des
Beutels etwas lange und ist unangemessen. Es gibt einen unzureichenden
Freiraum zwischen der Tülle
und dem Tauchstreifen, um ein großes Volumen von Fluid in einer
gegebenen Zeitspanne in den Beutel eingießen zu lassen. Der Tauchstreifen
und die Tülle
erzeugen einen Flaschenhalseffekt, was die Befüllzeit des Beutels beschränkt. Drittens,
die Anbringung des Tauchstreifens direkt gegenüber von der Tülle ermöglicht auch, dass
der ankommende Strom von Fluid den Tauchstreifen von der Tülle weg
stößt oder
verdrängt.
Sobald der Tauchstreifen verdrängt
ist, kann die zur Tülle
entgegengesetzte Beutelwand in die Tülle eingesaugt werden. Die
Tülle wird
dann versperrt, obwohl der Beutel noch Fluid enthält.
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Andere
Typen von bekannten Tauchstreifen umfassen diejenigen, die in der
WO 86/00868, die einen flexiblen Behälter mit einem verrippten Tauchstreifen
darstellt, der zwischen den Endabdichtungen versiegelt werden kann,
und dem US-Patent No. 4,998,990 beschrieben sind, das die Anbringung
eines Tauchstreifens an der Außenseite
der Beutelwand darstellt. Obwohl beide von diesen Tauchstreifen
entweder zwischen den Endabdichtungen oder entlang der ganzen Länge der
Beutelwand verankert sind, liefert keine Bezugsstelle ein Mittel,
um Fluid durch Saugwirkung zwangsweise an ihnen entlang zu bewegen.
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Ein
anderes Beispiel für
einen Beutel mit einem Tauchstreifen darin ist im US-Patent No. 5,749,493
an Boone et al. dargestellt, das sich im Besitz der Coca-Cola Company,
dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung, befindet. Diese
Be zugsstelle stellt unter anderem einen gerippten Tauchstreifen
dar, der an dem oberen und unteren Ende zwischen der oberen und
unteren Beutelwand versiegelt ist. Diese Konstruktion liefert ausreichend
Freiraum zwischen dem Tauchstreifen und der Tülle, so dass eine schnellere
Befüllzeit
ermöglicht
wird, weil der Tauchstreifen und die Tülle nicht direkt verbunden
sind. Ferner, weil beide Enden des Tauchstreifens verankert sind,
bleibt der Tauchstreifen immer an seinem Ort, so dass die Wahrscheinlichkeit
verringert wird, dass der Beutel zusammenfällt.
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Eine
weitere Verbesserung ist in dem in Mitbesitz befindlichen US-Patent
No. 5,915,596 dargestellt. Diese Bezugsstelle stellt unter anderem
auch einen Beutel mit einem gerippten Tauchstreifen dar, der an
dem oberen und unteren Ende zwischen der oberen und unteren Beutelwand
versiegelt ist. In dieser Bezugsstelle sind jedoch die Enden des
Tauchstreifens, die in den Beutelwänden versiegelt sind, gekerbt,
um den gerippten Teil des Tauchstreifens von der Versiegelung zu
entfernen. Indem dieser Teil des Tauchstreifens entfernt wird, ist
eine Versiegelung höherer
Qualität
zwischen den Beutelwänden und
dem Tauchstreifen möglich.
Das in Mitbesitz befindliche US-Patent No. 6,027,438 beschreibt
in Einzelheit die Vorrichtung und das Verfahren zur Herstellung
eines solchen Beutels auf eine schnelle effiziente Weise.
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Eine
andere Verpackung vom 'Box-in-Beutel'-Typ und ihr Verfahren
zur Herstellung ist in der
EP1012065 offenbart,
die Teil des Standes der Technik kraft nur von Art. 54(3)EPC ist.
Diese offenbart einen flexiblen Behälter mit einem gerippten Tauchstreifen,
der zwischen entgegengesetzten Rändern des
Behälters
versiegelt ist. Eine weitere ausführlichere Beschreibung des
Verfahrens und der Vorrichtung zur Herstellung eines solchen Gegenstands
ist in der
EP1062156 beschrieben,
die auch nur durch Art. 54(3) im Stand der Technik eingeschlossen
ist.
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Die
vorliegende Erfindung liefert eine Wegwerf-Flüssigkeitsaufnahme- und -abgabeverpackung.
Die Verpackung weist einen flexiblen Beutel mit einer oberen und
einer unteren Beutelwand auf. Die obere und untere Beutelwand weisen
eine Peripherie und einen Mittelteil auf. Die obere Beutelwand weist
eine Tülle
auf, die im Mittelteil der Wand positioniert ist. Die Tülle weist
eine erste Seite und eine zweite Seite auf. Ein Tauchstreifen ist
auf der ersten Seite von und beabstandet von der Tülle an der
oberen Beutelwand angebracht und auf der zweiten Seite von und beabstandet
von der Tülle
an dem Mittelteil der oberen Beutelwand angebracht.
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Spezielle
Ausführungsformen
umfassen ein Anbringen des Tauchstreifens an der oberen Beutelwand
in einem vorbestimmten Abstand von der Tülle. Der Tauchstreifen ist
an der Peripherie und/oder dem Mittelteil der oberen Beutelwand
auf der ersten Seite der Tülle
angebracht. Zusätzlich
zum Mittelteil kann der Tauchstreifen auch an der Peripherie der
oberen Beutelwand auf der zweiten Seite der Tülle angebracht sein. Der Tauchstreifen
ist an einem oder mehreren Kontaktpunkten am oberen Beutel angebracht. Die
Kontaktpunkte auf dem Mittelteil der oberen Beutelwand können ein
Paar von oberen Kontaktpunkten, ein Paar von mittigen Kontaktpunkten
und ein Paar von unteren Kontaktpunkten einschließen. In der
Tat kann jegliche Anzahl von Kontaktpunkten verwendet werden. Die
Kontaktpunkte sollten ausreichend voneinander beabstandet sein,
um zu ermöglichen,
dass sich Fluid zwischen ihnen hindurch- und in den Tauchstreifen
hineinbewegt.
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Die
Beutelwände
und der Tauchstreifen können
aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sein. Die Kontaktpunkte
können
ein Bereich von geschmolzenem Kunststoffmaterial sein. Der Tauchstreifen
kann auch eine flache Basis und einen mittigen gerippten Teil aufweisen.
Die flache Basis des Tauchstreifens ist an den Kontaktpunkten an
der oberen Beutelwand angebracht, während der mittige gerippte
Teil im Allgemeinen der oberen Beutelwand zugekehrt ist. Der mittige
gerippte Teil weist im Wesentlichen parallele Rippen auf, so dass
eine Mehrzahl von Flüssigkeitsdurchlässen darauf
geliefert wird. Die Flüssigkeitsdurchlässe bleiben
in Flüssigverbindung
mit der Tülle,
wenn der Beutel in zunehmendem Maße zusammenfällt, wenn
Fluid entfernt wird.
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Der
Tauchstreifen umfasst weiter ein Paar von flachen Enden. Die flachen
Enden umfassen die flache Basis, wobei der mittige gerippte Teil
entfernt ist. Die flachen Enden des Tauchstreifens sind zwischen
den Beutelwänden
an der Peripherie versiegelt.
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Ein
Verfahren zur Erzeugung des Beutels der vorliegenden Erfindung umfasst
die Schritte: Anbringen der Tülle
an der ersten Beutelwand, Anbringen des Tauchstreifens an der ersten
Beutelwand an mindestens einer Stelle, die einen vorbestimmten Abstand
von der Tülle
beabstandet ist, und danach Zusammensiegeln der Beutelwände an einem
oder mehreren peripheren Rändern
derselben, um den Beutel zu bilden. Das Verfahren kann weiter den Schritt
umfassen: Zusammensiegeln der Enden des Tauchstreifens zwischen
dem einen oder den mehreren peripheren Enden der Beutelwände.
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Eine
Vorrichtung zur Herstellung des Beutels der vorliegenden Erfindung
umfasst Einrichtungen zum Vorwärtsbewegen
einer vorbestimmten Länge eines
fortlaufenden Streifens von Tauchstreifenmaterial entlang einem
vorbestimmten Pfad, Einrichtungen zum Stanzen eines Lochs in das
Tauchstreifenmaterial, Einrichtungen zum Einsetzen des Tauchstreifenmaterials
benachbart zu einem ersten fortlaufenden Streifen von flexiblem
Material, Einrichtungen zum Anbringen des Tauchstreifenmaterials
an dem ersten fortlaufenden Streifen von flexiblem Material an einem
oder mehreren Kontaktpunkten, Einrichtungen zum Vorwärtsbewegen
eines zweiten fortlaufenden Streifens von flexiblem Material, Einrichtungen zum
Versiegeln einer Mehrzahl von lateralen Linien entlang den fortlaufenden
Streifen von flexiblem Material und Einrichtungen zum Versiegeln
des Tauchstreifens zwischen den fortlaufenden Streifen von flexiblem
Material in der Nähe
des Tauchstreifenlochs, so dass eine querverlaufende Versiegelungslinie
erzeugt wird und der flexible Beutel gebildet wird.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung wird nun nur anhand eines Beispiels mit Bezug auf
die folgenden Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
eine teilweise weggeschnittene Ansicht des Beutels der vorliegenden
Erfindung, wobei der Tauchstreifen dargestellt ist.
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2 ist
eine Querschnittsansicht des Beutels, aufgenommen entlang der Linie
2-2 von 1.
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3 ist
eine Querschnittsansicht durch den Tauchstreifen, aufgenommen entlang
der Linie 3-3 von 1.
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4 ist
eine Querschnittsendansicht durch die flachen Enden des Tauchstreifens,
aufgenommen entlang der Linie 4-4 von 1.
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5 ist
eine schematische Ansicht, wobei die Hauptelemente dargestellt sind,
die bei der Herstellung eines Beutels eingeschlossen sind, gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Die 6A–C sind
schematische Schnittansichten, wobei die Hauptelemente der vorliegenden Erfindung
dargestellt sind, die bei der Herstellung des Beutels verwendet
werden.
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7 ist
eine schematische Ansicht eines halbvollen Beutels der vorliegenden
Erfindung in einer Box und verbunden mit einer Nachmischungs-Abgabevorrichtung
durch einen Schlauch mit einer Pumpe darin.
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Indem
nun in größerer Einzelheit
auf die Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen sich überall in
den mehreren Ansichten gleiche Bezugszeichen auf gleiche Teile beziehen,
stellen die 1–4 einen
Beutel 10 der vorliegenden Erfindung dar. Der Beutel 10 umfasst
ein Paar von flexiblen Wänden 15, 20,
die an einem ersten Ende 25, einem zweiten Ende 30 und
entlang den lateralen Seiten 35 zusammengesiegelt sind.
Die Enden 25, 30 und die lateralen Seiten 35 bilden
eine Peripherie von jeder Wand 15, 20, wobei der
Rest von jeder Wand 15, 20 einen Mittelteil bildet.
Jede Wand 15, 20 weist vorzugsweise zwei (2) Lagen
von Material auf, eine Innenlage 40 und eine Außenlage 45.
Die Innenlage 40 kann ein Gewebe von zwei (2) Mil Polyethylen niedriger
Dichte mit linearer Struktur ("LLDPE") oder ähnliche
Materialien sein. Die Außenlage 45 kann eine
vier (4) Mil Koextrusionsschicht von LLDPE/Nylon/LLDPE mit Verbindungsschichten
auf jeder Seite des Nylons, oder ähnliche Materialien sein. Die
zwei (2) LLDPE-Schichten sind vorzugsweise etwa 1,4 Mil, das Nylon
etwa 1,0 Mil und die Verbindungsschichten etwa 0,1 Mil.
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Der
Beutel 10 weist eine Tülle 50 auf,
die in der Nähe
eines der Enden 25, 30 des Beutels 10 positioniert
ist. Die Tülle 50 kann
ein Innenventil 51 darin aufweisen und ist im Allgemeinen
durch eine Abdeckkappe 52 verschlossen. Wie in 2 dargestellt ist,
weist die Tülle 50 auch
einen Flansch 55 auf, der die Tülle 50 umgibt. Der
Flansch 55 ist an die obere Beutelwand 15 gesiegelt,
um die Tülle 50 an
ihrem Ort zu halten und um zu verhindern, dass Fluid aus dem Beutel 10 herausleckt.
Der Beutel 10 wird durch die Tülle 50 befüllt und
entleert.
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Der
Beutel 10 umfasst weiter einen flexiblen Tauchstreifen 60,
der unter der Tülle 50 und
der oberen Wand 15 ausgerichtet ist. Der Tauchstreifen 60 sorgt
für eine
Fluidverbindung zwischen der Tülle 50 und
den fernen Gebieten des Beutels 10. Indem der Tauchstreifen 60 an
den Enden 25, 30 des Beutels 10 angebracht
wird, wird die Wahrscheinlichkeit eines unbeabsichtigten Faltens
des Beutels 10 zwischen der Tülle 50 und dem Tauchstreifen 60 während einer Entleerung
verringert oder minimiert. Jegliches solches unbeabsichtigte Falten
kann zu einem unvollständigen
Entleeren des Beutels 10 führen.
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Der
Tauchstreifen 60 ist vorzugsweise aus einem flexiblen Kunststoffmaterial
hergestellt, wie z.B. einem extrudierten Polyethylen oder ähnliche Typen
von flexiblen heißsiegelbaren
Materialien. Wie in den 1 und 3 dargestellt
ist, umfasst der Tauchstreifen 60 eine flache Basis 65,
eine Mehrzahl von Rippen 70, die im Wesentlichen die ganze
Länge des
Tauchstreifens 60 entlang der flachen Basis 65 verlaufen,
ein erstes Ende 75 und ein zweites Ende 80. Die
Rippen 70 sind vorzugsweise parallel zueinander und liefern
eine Mehrzahl von Flüssigkeitsdurchlässen 74,
die wiederum für
eine Fluidverbindung entlang im Wesentlichen der ganzen Länge des Tauchstreifens 60 sorgen.
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Wie
in den 1 und 4 dargestellt ist, sind das
erste und zweite Ende 75, 80 des Tauchstreifens 60 im
Wesentlichen darum "U"-förmig, weil die
Rippen 70 und derjenige Teil der flachen Basis 65 unter
den Rippen 70 entfernt worden sind, so dass nur die Enden
der flachen Basis 65 übrigbleiben,
d.h. nur ein oder mehrere Flansche 68 der flachen Basis 65 übrigbleiben.
Sobald dieses gerippte Material entfernt ist, werden das erste und
zweite Ende 75, 80 des Tauchstreifens 60 zwischen
den zwei Wänden 15, 20 an
dem ersten Ende 25 und dem zweiten Ende 30 des
Beutels 10 an Ort und Stelle versiegelt. Der Tauchstreifen 60 ist
folglich im Beutel 10 gesichert und im Wesentlichen unter
der Tülle 50 positioniert.
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Zusätzlich dazu,
dass der Tauchstreifen 60 innerhalb der Wände 15, 20 des
Beutels 10 an seiner Peripherie, d.h. dem ersten und dem
zweiten Ende 25, 30, gesichert wird, wird der
Tauchstreifen 60 auch an der oberen Wand 15 an
einem oder mehreren Kontaktpunkten 90 angebracht, die entlang
der Mitte des Beutels 10 positioniert sind. Die Kontaktpunkte 90 verbinden
vorzugsweise die flache Basis 65 des Tauchstreifens 60 mit
der oberen Wand 15. Die Kontaktpunkte 90 werden
vorzugsweise durch ein Heißsiegelverfahren
erzeugt, so dass das Kunststoffmaterial des Tauchstreifens 60 und
die obere Wand 15 verschmolzen werden. Die Kontaktpunkte 90 können jedoch auch
durch Klebemittel oder andere Typen von herkömmlichen Befestigungsverfahren
oder -vorrichtungen erzeugt werden. Obwohl der Begriff Kontakt-"Punkt" hierin verwendet
wird, versteht es sich, dass der Kontaktbereich fast jegliche Form
oder Größe sein
kann. Durch Verbinden des Tauchstreifens 60 mit der oberen
Wand 15 an den Kontaktpunkten 90 stellen die Rippen 70 und
die obere Wand 15 sicher, dass die Fluiddurchlässe 74 beim
Herausziehen von Fluid aus den fernen Bereichen des Beutels 10 effizient
arbeiten, ganz wie ein Strohhalm Fluid aus einen Becher zieht. Das
Fluid tritt durch die Räume
zwischen den Kontaktpunkten 90 in die Fluiddurchlässe 74 ein
und wird durch Saugwirkung in Richtung auf die Tülle 50 gezogen.
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Die
Kontaktpunkte 90 sind vorzugsweise mindestens einen vorbestimmten
Abstand von der Tülle 50 beabstandet.
Dieser vorbestimmte Abstand ermöglicht
etwas "Nachgeben" im Tauchstreifen 60, um
ein Hochgeschwindigkeitsbefüllen
des Beutels 10 zu ermöglichen.
Weil der Tauchstreifen 60 in der unmittelbaren Nähe der Tülle 50 nicht
mit der oberen Wand 15 verbunden ist, erzeugt der Tauchstreifen 60 nicht
den Flaschenhalseffekt, der im Stand der Technik gefunden wird.
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Diese
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet sechs (6) Kontaktpunkte 90.
Diese Kontaktpunkte 90 umfassen zwei (2) obere Kontaktpunkte 91, 92,
zwei (2) mittige Kontaktpunkte 93, 94 und zwei
(2) untere Kontaktpunkte 95, 96. Die oberen Kontaktpunkte 91, 92 sind
in einem ausreichenden Abstand unter der Tülle 50 in der Richtung der
Länge des
Beutels 10 gegen das erste Ende 25 des Beutels 10 hin
positioniert, um ein ungehindertes Befüllen des Beutels 10 durch
die Tülle 50 zu
ermöglichen.
Ein erster oberer Kontaktpunkt 91 ist auf der flachen Basis 65 auf
einer Seite der Rippen 70 positioniert, und ein zweiter
oberer Kontaktpunkt 92 ist auf der entgegengesetzten Seite
der Rippen 70 in der zur Länge des Beutels 10 senkrechten
Richtung positioniert.
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Der
mittige Satz von Kontaktpunkten 93, 94 ist im
Wesentlichen in der Mitte des Beutels 10 in der Richtung
entlang der Länge
des Beutels 10 positioniert. Wie bei den oberen Kontaktpunkten 91, 92 befindet
sich ein erster mittiger Kontaktpunkt 93 auf der flachen
Basis 65 auf einer Seite der Rippen 70, während ein
zweiter mittiger Kontaktpunkt 94 auf der entgegengesetzten
Seite der Rippe 70 in der zur Länge des Beutels 10 senkrechten
Richtung positioniert ist. Die unteren Kontaktpunkte 95, 96 sind
in der Richtung entlang der Länge
des Beutels 10 in der Nähe des
zweiten Endes 30 des Beutels 10 positioniert.
Ein erster unterer Kontaktpunkt 95 ist auf der flachen
Basis 65 auf einer Seite der Rippen 70 positioniert,
während
ein zweiter unterer Kontaktpunkt 96 auf der entgegengesetzten
Seite der Rippe 70 in der zur Länge des Beutels 10 senkrechten
Richtung positioniert ist.
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Zusätzlich zu
den oben beschriebenen Kontaktpunkten 90 wirken die Enden 75, 80 des
Tauchstreifens 60, die in dem ersten und zweiten Ende 25, 30 des
Beutels 10 versiegelt sind, darum auch als ein Kontaktpunkt 90,
weil sich der Tauchstreifen 60 in Kontakt mit der oberen
Wand 15 befindet. Der Tauchstreifen 60 ist deshalb
mit der oberen Wand 15 des Beutels 10 auf jeder
Seite der Tülle 50 verbunden.
Alternativ könnten
die Kontaktpunkte 90 auch anstelle eines Versiegelns des
ersten und zweiten Endes 75, 80 des Tauchstreifens 60 zwischen
dem ersten und zweiten Ende 25, 30 der Wände 15, 20 verwendet werden.
In dieser Ausführungsform
würde der
Tauchstreifen 60 nur mittels der Kontaktpunkte 90 mit
der oberen Wand 15 des Beutels 10 verbunden sein.
Vorzugsweise würde
einer oder mehrere der Kontaktpunkte 90 auf jeder Seite
der Tülle 50 angeordnet sein.
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Obwohl
(6) sechs Kontaktpunkte 90 und die Verankerung des ersten
und zweiten Endes 75, 80 des Tauchstreifens 60 in
den Wänden 15, 20 des Beutels 10 hierin
offenbart worden sind, würde
fast jegliche Kombination der Kontaktpunkte 91 bis 96, die
hierin offenbart sind, angemessen sein. In der Tat kann fast jegliche
Anzahl von Kontaktpunkten 90 verwendet werden. Die Kontaktpunkte 90 sollten
vorzugsweise einen ausreichenden Abstand in der Richtung entlang
der Länge
des Tauchstreifens 60 von der Tülle 50 beabstandet
sein, um ein schnelles Befüllen
des Beutels 10 zu ermöglichen.
Weiter sollte es einen ausreichenden Abstand zwischen den respektiven
Kontaktpunkten 90 geben, um das Eindringen von Fluid in
die Fluiddurchlässe 74 zu
ermöglichen. Die
Fluiddurchlässe 74 des
Tauchstreifens 60 wirken als ein Strohhalm, um beim Entnehmen
von Fluiden aus dem Beutel 10 zu helfen, vorausgesetzt,
dass sich der Tauchstreifen 60 und die obere Wand 15 in enger
Nachbarschaft befinden.
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Der
Beutel 10 der vorliegenden Erfindung wird auf eine Weise
hergestellt, die ähnlich
zu derjenigen ist, die im US-Patent No. 6,027,438 beschrieben ist,
das hierin durch Bezug aufgenommen wird. Die 5–6 zeigen schematische Ansichten einer Vorrichtung 100 zur
Herstellung des Beutels 10. Die Vorrichtung 100 wird
durch ein oder mehrere Steuersysteme 101 betrieben. Die
Steuersysteme 101 umfassen einen Kontroller 105,
wie z.B. eine standardmäßige speicherprogrammierbare
Steuerung auf Mikroprozessorbasis ("PLC").
Der Kontroller 105 ermöglicht
dem Benutzer, die Variablen der Vorrichtung 100 einzustellen,
wie z.B. die Temperatur und Verweildauer der unten beschriebenen
Pressen. Der Kontroller 105 umfasst einen Standardbildschirm, Plattenlaufwerk,
Tastatur und Speicher (nicht dargestellt). Die Steuersysteme 101 können auch
einen Datenmonitor 106 umfassen, wie z.B. einen Standard-Personalcomputer
mit einer Datenerfassungskarte (nicht dargestellt). Der Datenmonitor 106 überwacht
und zeichnet die Temperatur, Kraft und Verweildauer der unten beschriebenen
Pressen auf.
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Die
Vorrichtung 100 arbeitet auf eine Fließbandweise entlang einem vorbestimmten
Pfad 110. Die Vorrichtung 100 umfasst eine Mehrzahl
von Materialrollen 115, die mit den Außenlagen 45 und den Innenlagen 40 beladen
sind, um die oberen Wände 15 und
die unteren Wände 20 zu
bilden. Die Außenlagen 45 und
die Innenlagen 40 werden durch eine Mehrzahl von Zufuhrservovorrichtungen 170 auf
den vorbestimmten Pfad 110 entlang einer Mehrzahl von Rollen 160 von
den Materialrollen 115 abgezogen.
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Die
obere Wand 15 tritt dann durch eine Lochstanzanordnung 210 hindurch.
Die Lochstanzanordnung 210 weist vorzugsweise einen festen
oberen Stanzer 220, der über der oberen Wand 15 positioniert
ist, und eine vertikale bewegbare pneumatische Stanzform 230 auf,
die unter der unteren Wand 15 positioniert ist (oder umgekehrt).
Die Lochstanzanordnung 210 stanzt ein Tüllenaufnahmeloch 32 in die
obere Wand 15. Die obere Wand 15 setzt dann ihren
Weg zur Tülleneinsetzanordnung 240 fort,
die entlang dem vorbestimmten Pfad 110 positioniert ist. Die
Tülleneinsetzanordnung 240 umfasst
vorzugsweise sowohl eine Einheit pneumatischer Zylinder und Kolben 250,
die eine Tülle 50 trägt und sie
in das Tüllenaufnahmeloch 32 hineinbewegt,
als auch ein oberes festes Heizelement 260 (oder umgekehrt), das
den Flansch 55 der Tülle 50 an
die obere Wand 15 heißsiegelt.
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Die
nächste
Station auf dem vorbestimmten Pfad 110 ist die Tauchstreifenstanzstation 270.
Die oberen und unteren Wände 15, 20 treten über bzw. unter
der Tauchstreifenstanzstation 270 hindurch. Die Tauchstreifenstanzstation 270 kann
umfassen: zwei (2) identische Zufuhranordnungen, eine linke Zufuhranordnung 280 und
eine rechte Zufuhranordnung 285, abhängig von der Anzahl von Beuteln 10, die
auf einmal hergestellt werden. Die Zufuhranordnungen 280, 285 umfassen
jeweils eine Spule 300 mit einem fortlaufenden Streifen
von Tauchstreifenmaterial 290 darauf. Das Tauchstreifenmaterial 290 wird
durch ein Tänzersystem 310 von
der Spule 300 abgewickelt. Das Tänzersystem 310 umfasst
vorzugsweise einen Tänzerarm 320 mit
einem Luftzylinder-betätigten
Hebelarm 325 und einer Rolle 330. Das Tauchstreifenmaterial 290 wird
durch den Tänzerarm 320 in
eine Servo-getriebene Rollenvorrichtung 340 mit einem Paar
von Zahnrad-getriebenen Rollen 345 gezogen. Nachdem die
Servovorrichtung 340 eine ausreichende Länge des
Tauchstrei fenmaterials 290 von dem Tänzerarm 320 zieht,
arretiert die Servovorrichtung 340 das Material 290 an
seinem Ort, so dass der Tänzerarm 320 mehr
Material 290 von der Spule 300 abziehen kann.
Das Tauchstreifenmaterial 290 wird dann in Richtung auf
eine Stanzstation 350 gezogen. Die Stanzstation 350 weist
vorzugsweise einen vertikal bewegbaren pneumatischen Stanzer 355 und
eine feste Stanzform 360 auf (oder umgekehrt). Die Stanzstation 350 stanzt
das Material in den Enden 75, 80 von zwei (2)
benachbarten Tauchstreifen 60 aus.
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Das
Tauchstreifenmaterial 290 wird dann mittels der Rollen 160 in
den vorbestimmten Pfad 110 direkt unter der oberen Wand 15 manövriert.
Desgleichen wird die untere Wand 20 mittels der Rollen 160 in
den vorbestimmten Pfad 110 direkt unter dem Tauchstreifenmaterial 290 manövriert.
Die vereinigten Wände 15, 20 und
das Tauchstreifenmaterial 290 bewegen sich dann zusammen
entlang dem vorbestimmten Pfad 110 durch eine Seitensieglervorrichtung 400.
Die Seitensieglervorrichtung 400 kann drei (3) identische
pneumatische Versiegelungseinheiten, eine linke Versiegelungseinheit 410,
mittige Versiegelungseinheit 420 und rechte Versiegelungseinheit 430,
umfassen. Die Versiegelungseinheiten 410, 420, 430 siegeln
die oberen und unteren Wände 15, 20 entlang
einer Mehrzahl von lateralen Linien zusammen. Diese Linien umfassen
den linken und rechten lateralen Rand 35 des Beutels 10.
Jede Versiegelungseinheit 410, 420, 430 weist
vorzugsweise eine Luftzylinder-betriebene obere Stanzformeinheit 440 und
eine Luftzylinder-betriebene untere Stanzformeinheit 450 auf.
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Die
Wände 15, 20 werden
dann durch eine mittige Servoeinheit 500 entlang dem vorbestimmten Pfad 110 in
eine pneumatische Quersieglervorrichtung 510 vorwärtsbewegt.
Die Quersieglervorrichtung 510 weist vorzugsweise eine
Luftzylinder-betriebene obere Stanzformeinheit 520 und
eine Luftzylinder-betriebene untere Stanzformeinheit 530 auf.
Der Quersiegler 510 versiegelt die Wände 15, 20 in
der zur Bewegungsrichtung entlang dem vorbestimmten Pfad 110 senkrechten
Richtung entlang dem ersten und zweiten Ende 25, 30.
Das erste Ende 75 des Tauchstreifens 60 wird am
ersten Ende 25 des Beutels 10 und das zweite Ende 80 des
Tauchstreifens 60 wird am zweiten Ende 30 des
Beutels 10 versiegelt. Wie oben beschrieben, ist der gerippte
Teil 70 des ersten und zweiten Endes 75, 80 des
Tauchstreifens 60 entfernt worden, so dass nur die Flansche 68 der
flachen Basis 65 in der Versiegelung vorliegen. Die Rippen 70 werden
entfernt, um zu gewährleisten, dass
kein überschüssiges Material
vorhanden ist, das eine wasserdichte Versiegelung verhindern könnte oder
das die Kühlzeit
der Versiegelung verlängern
könnte.
Ferner gewährleistet
eine Entfernung der Rippen 70, dass es keine scharfen Ränder in
der Versiegelung gibt, die den Beutel 10 durchstechen können. Die
pneumatische Quersieglervorrichtung 510 kann auch eine
Klemmvorrichtung 575 umfassen. Die Klemmvorrichtung 575 klemmt
gegen den Tauchstreifen 60 zwischen den Wänden 15, 20,
um jegliche Spannung auf dem Tauchstreifen 60 zu entlasten,
während
der Quersiegler 510 im Betrieb ist.
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Die
Wände 15, 20 bewegen
sich dann entlang dem vorbestimmten Pfad 110 durch eine
pneumatische Segmentsieglervorrichtung 580 vorwärts, die
vorzugsweise eine Luftzylinder-betriebene obere Stanzformeinheit 590 und
eine Luftzylinder-betriebene untere Stanzformeinheit 595 aufweist.
Der Segmentsiegler 580 ist konstruiert, um die Versiegelung in
dem ersten und zweiten Ende 25, 30 des Beutels 10 weiter
zu erwärmen
und zu pressen, um zu gewährleisten,
dass das Kunststofftauchstreifenmaterial 290 für eine ausreichende
Versiegelung geschmolzen und flachgemacht wird.
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Die
Wände 15, 20 bewegen
sich dann entlang dem vorbestimmten Pfad 110 durch eine Klemmkühlstation 630 weiter.
Die Klemmkühlstation 630 weist
eine obere Klemmstange 640 und eine untere Klemmstange 645 auf.
Mindestens eine der Klemmstangen 640, 645 wird
durch herkömmliche Einrichtungen
wassergekühlt.
Die Klemmstangen 640, 645 werden vorzugsweise
durch mindestens einen (1) pneumatischen Zylinder 647 in
der Nähe
des ersten und zweiten Endes 25, 30 auf die Wände 15, 20 aufgebracht.
Die Klemmstangen 640, 645 verringern die Temperatur
des Materials darin. Die Verringerung in der Temperatur liefert
im Allgemeinen eine stärkere
Versiegelung und ermöglicht,
dass die Versiegelung schnell geschnitten wird, wie unten beschrieben.
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Die
Wände 15, 20 bewegen
sich dann entlang dem vorbestimmten Pfad 110 durch eine
Stanzstation 650 weiter. Die Stanzstation 650 weist
vorzugsweise einen herkömmlichen
vertikal bewegbaren pneumatischen oberen Stanzer 660 und
eine feste untere Stanzform 665 auf (oder umgekehrt). Die Stanzstation 650 kann
verwendet werden, um jegliches überschüssige Tauchstreifenmaterial 290 im Bereich
des ersten und zweiten Endes 25, 30 zu entfernen.
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Die
Wände 15, 20 werden
dann entlang dem vorbestimmten Pfad 110 durch eine Kerbzahnstation 670 weiterbewegt.
Die Kerbzahnstation 670 umfasst ein bewegbares Kerbzahnrad 680,
das sich in einer zum vorbestimmten Pfad 110 senkrechten
Richtung bewegt und die Beutel 10 zwischen den respektiven ersten
und zweiten Enden 25, 30 durchlöchert. Die Kerbzahnstation 680 lässt die
einzelnen Beutel 10 durch kleine Zungen von Material miteinander
verbunden. Die Beutel 10 können dann später für eine Einzelanwendung
leicht auseinandergezogen werden. Ein festes Kerbzahnrad oder Messer 685 kann auch
in der Mitte des vorbestimmten Pfads 110 positioniert sein,
abhängig
von der Anzahl von Beuteln 10, die auf einmal hergestellt
werden.
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Die
Beutel 10 bewegen sich dann entlang dem vorbestimmten Pfad
durch eine Ladeservovorrichtung 690 in eine Stapelvorrichtung 700 weiter.
Die Stapelvorrichtung 700 weist eine Reihe von bewegbaren
Rollen 710 auf, die die Beutel 10 in einem Transportbehälter 720 oder
einer anderen herkömmlichen
Ladevorrichtung zur Speicherung oder zum Transport auf eine vertikale
Weise stapeln.
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Die
vorliegende Erfindung sorgt auch für eine zusätzliche Station, die Kontaktpunktvorrichtung 800. Die
Kontaktpunktvorrichtung 800 ist entlang dem vorbestimmten
Pfad 110 zwischen den Rollen 160, die das Tauchstreifenmaterial 290 unter
der oberen Wand 15 positionieren, und den Rollen 160 positioniert,
die die untere Wand 20 unter sowohl der oberen Wand 15 als
auch dem Tauchstreifenmaterial 290 positionieren. Die Kontaktpunktvorrichtung 800 umfasst vorzugsweise
eine Luftzylinder-betriebene obere Presseinheit 810 und
eine untere Stanzformeinheit 820. Die obere Presseinheit 810 ist
bewegbar, während
die untere Stanzformeinheit 820 stationär ist (oder umgekehrt). Die
obere Presseinheit 810 wird durch herkömmliche Heizelemente (nicht
dargestellt) erwärmt
und durch herkömmliche
Thermoelemente (nicht dargestellt) gesteuert. Die Temperatur und
Verweileinheit, mit denen die obere Presseinheit 810 arbeitet,
wird durch den Kontroller 105 gesteuert, während diese
Variablen und die aufgebrachte Kraft durch den Datenmonitor 106 überwacht
und aufgezeichnet werden. Die obere Presseinheit 810 kann Mehrfachköpfe 840 aufweisen,
um die entgegengesetzten Kontaktpunkte 90 auf jeder Seite
der Rippen 70 zu erzeugen. Alternativ können Mehrfachpresseinheiten 810 verwendet
werden. Die Köpfe 840 können gummiert
sein. Die obere Presseinheit 810 wird zeitlich gesteuert,
um auf die obere Wand 15 des Beutels 10 aufzutreffen,
um so viele Kontaktpunkte 90 wie gewünscht für einen gegebenen Beutel 10 zu erzeugen.
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Mehr
Einzelheiten über
die Elemente der Vorrichtung 10 und ihre Verwendung sind
im US-Patent No. 6,027,438 enthalten. Z.B. können Elemente, wie z.B. Positioniersensoren,
Filmreiniger, statische Induzierer und Bürsten, wie darin beschrieben,
in der Vorrichtung 10 verwendet werden.
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Beim
Gebrauch werden die Wände 15, 20 durch
die Zufuhrservovorrichtungen 170 von den Rollen 115 auf
den vorbestimmten Pfad 110 abgezogen. Die obere Wand 15 tritt
durch die Lochstanzstation 210 hindurch, in der das Tüllenaufnahmeloch 32 dorthindurch
gestanzt wird. Die obere Wand 15 tritt dann durch die Tülleneinsetzstation 240 hindurch, und
die Tülle 50 wird
in dem Loch 32 positioniert, und der Flansch 55 wird
an seinem Ort heißgesiegelt. Wenn
die Tülle 50 in
die obere Wand 15 eingesetzt wird, wird das Tauchstreifenmaterial 290 durch
das Tänzersystem 310 von
der Spule 300 entfernt. Die vorbestimmte Länge des
Tauchstreifenmaterials 290 wird durch die Servovorrichtungen 340 abgemessen und
in die Stanzstation 350 vorwärtsbewegt. Der gerippte Abschnitt 70 des
Tauchstreifenmaterials 290 wird in dem ersten und zweiten
Ende 75, 80 des Tauchstreifenmaterials 290 ausgestanzt.
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Das
Tauchstreifenmaterial 290 wird dann entlang dem vorbestimmten
Pfad 110 unter der oberen Wand 15 positioniert.
Die obere Wand 15 und das Tauchstreifenmaterial 290 werden
dann durch die Kontaktpunktvorrichtung 800 gezogen. Die
erwärmte obere
Presse 810 der Kontaktpunktvorrichtung 800 trifft
wiederholt auf die obere Wand 15 zwischen dem Tauchstreifen 60 und
der festen unteren Stanzform 820 auf, um zu bewirken, dass
die Kontaktpunkte 90 erzeugt werden. Das Kunststoffmaterial
in der oberen Wand 15 und das Tauchstreifenmaterial 290 schmelzen
zusammen und verschmelzen, um die Kontaktpunkte 90 zu bilden.
Obwohl sechs (6) Kontaktpunkte 90 in 1 dargestellt
sind, kann fast jegliche Anzahl, Form oder Größe der Kontaktpunkte 90 verwendet
werden.
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Die
untere Wand 20 wird dann mit der oberen Wand 15 und
dem Tauchstreifenmaterial 290 entlang dem vorbestimmten
Pfad 110 ausgerichtet. Die Kombination von Wänden 15, 20 und
dem Tauchstreifenmaterial 290 bewegt sich dann in den Seitensiegler 400 vorwärts, in
dem die lateralen Ränder 35 der Wände 15, 20 miteinander
heißversiegelt
werden. Die Wände 15, 20 werden
dann durch die mittigen Servovorrichtungen 500 und in den
Quersiegler 510 gezogen. Der Quersiegler 510 versiegelt
das erste und das zweite Ende 75, 80 des Tauchstreifens 60 zwischen
der oberen und unteren Wand 15, 20. Die Flansche 68 der
flachen Basis 65 des Tauchstreifenmaterials 290 müssen für eine angemessene
Versiegelung um etwa fünfzig
Prozent (50%) flachgemacht werden. Die Wände 15, 20 werden
dann zu dem Segmentsiegler 580 vorwärtsbewegt, in dem die Versiegelung
in der Nähe
des ersten und zweiten Endes 75, 80 des Tauchstreifenmaterials 290 wieder
gepresst wird. Die Versiegelung wird dann in der Klemmkühlstation 630 gekühlt. Wenn
notwendig, wird jegliches überschüssige Tauchstreifenmaterial 290 in
der Nähe
der Versiegelung durch den Stanzer 650 entfernt. Die Beutel 10 werden
dann mittels der Kerbzahnstation 670 kerbgezahnt. Die Ladeservovorrichtung 690 lädt dann
die Beutel 10 in die Stapelvorrichtung 700 zur
Verwendung und zum Transport zum Kunden.
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7 stellt
eine bevorzugte Verwendung des Beutels 10 als ein Beutel-in-Box-Nachmischungs-Getränkesystem
dar, um Sirup an eine Nachmischungs-Abgabevorrichtung für alkoholfreie Getränke zu liefern.
Bei einer solchen Verwendung wird der Beutel 10 in eine
Wellkartonbox 900 platziert. Die Box 900 wird
mit einer Nachmischungs-Abgabevorrichtung 910 verbunden,
indem die Tülle 50 des
Beutels 10 mit einem Sirupschlauch 920 verbunden
wird, der eine Pumpe 930 aufweist, die darin positioniert
ist. Der Sirup im Beutel 10 wird unter Druck entleert.
Der Tauchstreifen 60 verhindert, dass der Beutel 10 auf
sich zusammenfällt,
bevor der Beutel 10 im Wesentlichen leer ist. Ferner, weil
der Tauchstreifen 60 mit der oberen Wand 15 des
Beutels 10 verbunden ist, ziehen die Fluiddurchlässe 74 im Tauchstreifen 60 den
Sirup aus den fernen Bereichen des Beutels 10 heraus. Diese
Strohhalm-ähnliche Wirkung
sorgt für
erhöhte
Effizienz beim Entnehmen von Sirup aus dem Beutel 10.
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Es
versteht sich von selbst, dass das Vorhergehende nur die bevorzugten
Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung betrifft und dass zahlreiche Änderungen
hierin vorgenommen werden können,
ohne dass man vom Bereich der Erfindung, wie durch die folgenden
Ansprüche
definiert, abweicht.