DE976462C

DE976462C - Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen einer Vielzahl von mit fluessigen bis pastenfoermigen Stoffen gefuellten Einzelpackungen aus Kunststoff-Folien

Info

Publication number: DE976462C
Application number: DEA17606A
Authority: DE
Inventors: Helmuth Lang
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1953-03-13
Filing date: 1953-03-13
Publication date: 1963-09-19

Description

Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen einer Vielzahl von mit flüssigen bis pastenförmigen Stoffen gefüllten Einzelpackungen aus Kunststoff-Folien Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen einer Vielzahl von mit flüssigen bis pastenförmigen Stoffen gefüllten Einzelpackungen aus zwei glatt aufeinandergelegten thermoplastischen Kunststoff-Folien, die durch flüssigkeitsdichtes Verbinden ihrer Ränder zu einem provisorischen Ausgangsbehälter geformt werden, aus dem die Einzelpackungen mittels gitterartiger Hochfrequenzelektroden gebildet werden, die matrizenartig Hohlräume zum Aufnehmen der zu bildenden Packungen enthalten sowie deren Umfang begrenzende Schweißkanten aufweisen.
Bei einem bekannten Verfahren dieser Art zum Herstellen von mit Medikamenten gefüllten Einzelpackungen in Form von kugeligen Kapseln werden die Folien durch Saugleitungen von außen mit den Hohlräumen der Matrizen der Elektroden in Berührung gebracht oder durch Druckluft oder -gas von innen her an sie gepreßt. Durch die Elektroden, die dabei schon einen verhältnismäßig geringen Abstand voneinander haben, werden dann die Außenränder der Folien zu dem Ausgangsbehälter zusammengeschweißt. Darauf wird das Füllgut durch eine für alle Einzelbehälter gemeinsame Leitung in den Ausgangsbehälter eingefüllt. Zum Schluß werden die Matrizen zusammengefahren und die Folien miteinander verschweißt. Dort ist auch schon die Aufgabe gelöst, das Volumen der Einzelpackungen vorher genau festzulegen. Aber das flüssigkeitsdichte Verschließen des Randes des Ausgangsbehälters ist nicht der erste Verfahrensschritt, sondern das Anwärmen der Folien, damit sie in die Hohlräume der Matrizen gesaugt bzw. gedrückt werden können. Der Einzelbehälter wird nicht durch die unter Druck eingefüllte Flüssigkeit gebildet, sondern durch ein weiteres besonderes Mittel (Gas oder Luft), und die Füllflüssigkeit kann erst nach Bilden der Hohlräume eingefüllt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des bekannten Verfahrens zu vermeiden, d. h. dieses Verfahren dahin zu verbessern, daß die Einzelpackungen mit einfachen Mitteln mit Gut von praktisch gleichem Volumen und Gewicht gefüllt werden. Dies wird dadurch erreicht, -a) daß zunächst eine Teilfläche der beiden Folien an den Rändern ringsum mit Ausnahme einer Stelle, an der später das Füllgut eingepreßt wird, flüssigkeitsdicht eingeklemmt wird, b) daß anschließend dem Bereich innerhalb dieser Ränder von entgegengesetzten Seiten her die gegeneinander beweglichen Hochfrequenzelektroden so weit genähert werden, daß der Abstand der beiderseitigen Schweißkanten der Elektroden nur noch klein im Vergleich zur Dicke der herzustellenden Einzelpackungen ist, c) daß daraufhin das Füllgut unter solchem Druck durch die einzige Füllöffnung zwischen die an ihren Rändern fest eingespannten Folienflächen gepreßt wird, daß der hydraulische Druck die Folienaußenflächen bis zum Anlegen an die Matrizenhohlräume der Elektroden streckt, und d) daß anschließend die beiden Elektroden um den Betrag des verbliebenen geringen Abstandes zusammengefahren werden, bis e) die zwischen den Schweißkanten liegenden Folieninnenflächen sich berühren und miteinander verschweißen.
Bei Verwendung einer Fülldüse für jede Einzelpackung war es allerdings auch schon bekannt, die Form der Packung durch den trberdruck des Füllmittels zu bilden. Nachteilig sind dabei die vielen Fülldüsen, ihre Zuleitungen und deren Steuerung.
Andererseits war es bekannt, mit einer einzigen Fülleitung für viele Behälter auszukommen. Dort mußten aber die Einzelpackungen dadurch gebildet werden, daß auf den flachen gefüllten Ausgangsbehälter von entgegengesetzten Seiten her matrizenartig wirkende Preßwerkzeuge einwirken, die erst hierbei die Unterteilung in die Einzelpackungen bewirken und nicht die Gewähr für gleiche Volumina und Gewichte der Einzelpackungen bieten.
Die Preßwerkzeuge müssen einen erheblichen Arbeitsweg zum Bilden der Einzelbehälter zurücklegen, was erheblich ungünstiger ist, als wenn das Füllgut in vorgeformten Einzelbehältern eingeschlossen werden kann. Demgegenüber sind bei der Erfindung von den bekannten Verfahren diejenigen Schritte beibehalten worden, die jeweils günstig sind, während diejenigen vermieden wurden, die sich ungünstig auswirken. Dies ist durch die Merkmale geschehen, die den Gegenstand des Anspruchs I bilden.
In einer besonderen Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung können die Schweißkanten der Elektroden etwas breiter gehalten werden, um in bekannter Weise in ihnen kleine, selbständig bewegliche Messer zu führen, die den Trennvorgang bereits innerhalb der Elektroden unmittelbar nach dem Schweißvorgang ausführen.
Dabei kann es mit Rücksicht auf den erforderlichen automatischen Weitertransport vorteilhaft sein, nur die in der Durchlaufrichtung verlaufenden Schweißnähte zu durchschneiden, so daß aus der Vorrichtung eine oder mehrere einreihige Ketten von aneinanderhängenden Einzelbehältern oder Beuteln abgezogen werden können. Dieser Abzug kann vorteilhaft automatisiert werden dergestalt, daß beispielsweise durch ein der Vorrichtung nachgeschaltetes Greiferpaar die Beutelkette im geeigneten Zeitpunkt gefaßt und um den erforderlichen Betrag nachgezogen wird.
Bei völliger Zerschneidung des Nutzens in lauter einzelne Beutel innerhalb der Vorrichtung würde das Herausnehmen der Packungen nach dem Offnen der Elektroden zeitraubend sein. In diesem Fall wird zweckmäßigerweise der Auswurf der einzelnen Packungen beispielsweise durch einen Preßluftstoß erfolgen, der über Entlüftungsbohrungen auf die Unterseite der fertigen Packungen wirkt.
Das Rahmenstückpaar kann während des Schweißvorganges geschlossen bleiben. Es kann aber auch nach dem Zusammenfahren der Waffelelektroden und dem Rückfahren der Fülldüse geöffnet werden, was Einsparung an Schweiß energie bedeutet.
Erwärmt man die eingelegten Folien vor dem Füllvorgang in geeigneter Weise - dies kann beispielsweise bewerkstelligt werden durch Durchleiten von heißen Gasen, Dämpfen, Flüssigkeiten vor der Füllung oder durch Erwärmen der Hartfolie in der Vorrichtung mittels Hochfrequenzwärme, so lassen sich nach dem Verfahren auch Hartfolien ohne oder mit geringstem Weichmachergehalt verarbeiten, eine Möglichkeit, die für die Verpackung empfindlicher Füllgüter (Lebensmittel, Gewürze, Öle usw.) sehr vorteilhaft ist. Das Tiefziehen der Packungen in die durch die Räume der Waffelelektrode bestimmte Form wird beim Füllen durch den Füllgutdruck bewirkt.
Die Zeichnung veranschaulicht beispielsweise das Verfahren bzw. die Vorrichtung nach der Erfindung.
Fig. I zeigt schematisch die erforderliche Vorrichtung im Schnitt; Fig. 2 zeigt an Hand eines Steuerdiagramins den Arbeitsablauf.
In dem feststehenden unteren Rahmenstück 3 kann sich die untere Waffelelektrode 5 um einen geringen Betrag auf und ab bewegen. Bei geöffneter Vorrichtung werden zunächst die in geeigneter Weise luftfrei aufeinandergequetschten Folienblätter I und 2 eingelegt oder, falls vom Band weg gearbeitet wird, eingezogen. Alsdann fährt das obere Rahmenstück 4 und gleichzeitig die obere Waffelelektrode 6 nach unten. Das Rahmenstückpaar 3, 4 klemmt dabei mit erheblichem Druck die eingelegten Folienblätter 1, 2, während das Waffelelektrodenpaar 5, 6 noch in geringerem Abstand voneinander verharrt. In dieser Phase wird die Fülldüse g gegen die vom Rahmenstückpaar gebildete konische Füllöffnung angedrückt, wobei durch Zwischenklemmen zwischen die Folienränder ein dichter Anschluß erreicht wird. Wird nun das Füllgut unter Druck zwischen die Folienblätter 1,2 eingepreßt, so wölben sich die Folien in die entsprechend geformten Räume der oberen und unteren Waffelelektrode hinein, wobei die in diesen Räumen befindliche Luft durch dünnste Bohrungen I5 nach außen entweichen kann. Wenn die Folien an den durch die Füllstücke 7 bzw. 8 gebildeten Wänden anliegen, ist der Füllvorgang beendet.
Diese Situation zeigt Fig. I. Nunmehr fährt das Waffelelektrodenpaar 5, 6 um den kleinen Restbetrag zusammen, klemmt und schließt so das Füllgut in den einzelnen Behältern allseits dicht ab.
Die während dieser kleinen Bewegung des Waffelelektrodenpaares 5, 6 verdrängte Füllgutüberschußmenge entweicht über das Überdruckventil io und wird in den Füllgutbehälter rückgeführt. Die Fülldüse 9 wird anschließend rückgeholt, und das obere Rahmenstück kann (muß aber nicht) mehrere Millimeter abgehoben werden. Nun erfolgt der Schweißvorgang. Dabei rückt das Waffelektrodenpaar 5, 6 um einen weiteren kleinen Betrag, nämlich um die Einsinktiefe an den Schweißnähten, zusammen. Die Volumenverdrängung an Füllgut wird dabei von den gefederten Puffern 14 ausgeglichen. Nach beendeter Schweißung wird durch Messer II, die in entsprechende Ausnehmungen 12 in der Elektrode 5 einzudringen vermögen, die Trennung der Beutel oder zumindest der Beutelreihe bewirkt. Dann fahren die oberen Teile 4 und 6 ein großes Stück auf, so daß die Beutel bzw.
Beutelketten entnommen und neue Folien nachgezogen bzw. eingelegt werden können.
Die Füllstücke 7 und 8, die die Form und Füllung der Packung bestimmen, können grundsätzlich aus beliebigem Werkstoff bestehen. Bei dielektrisch ungünstigen FüIlgütern (z. B. graphitierten Ölen) wird man sie zweckmäßig aus einem Dielektrikum machen. Die Folienbänder, die unterschiedliche Stärke und/oder Härte und/oder Färbung, Transperenz oder Narbung aufweisen können, können von vornherein bedruckt in die Apparatur geleitet werden, oder man kann eine Prägung während des Schweißvorganges aufbringen, indem man die Füllstücke 7, 8 aus Metall fertigt und die gewünschte Prägung erhaben oder vertieft in diese eingraviert.
Im Steuerdiagramm Fig. 2 bedeutet I Einlegen der Folien bzw. Einziehen und Herausnehmen, 1I Bewegung der Rahmenstücke, III Bewegung der Fülldüse, IV Füllvorgang, V Bewegung der Waffelelektroden, VI Steuerung des Hochfrequenzstromes, VII Bewegung der Schneidewerkzeuge.
Beginnt man mit dem Einlegen bzw. Einziehen der Folien (I, I-2), so folgt als nächster Vorgang das Schließen der Rahmenstücke (II, In2). Gleichzeitig fährt die obere Waffelelektrode bis auf den kleinen Restweg mit herunter (V, In2). Dann fährt die Fülldüse an die Füllöffnung der Rahmenstücke heran (III, I-2) und anschließend erfolgt die Befüllung (IV, I-2). Nun schließt das Waffelelektrodenpaar (V, 3-4), und im Anschluß daran wird die Fülldüse rückgeholt (III, 3-4); damit gleichlaufend kann das Rahmenstück um ein geringes abgehoben werden (II, 3-4). Nun wird geschweißt (VI, I-2), anschließend der Nutzen in Einzelbeutel oder Beutelketten zerschnitten (VII, I-2) und dann Rahmenstückpaar und Elektrodenpaar weit geöffnet (II, 5-6 und V, 5-6), so daß die fertigen Beutel bzw. Beutelketten entnommen oder ausgeworfen werden können (1, 3-1).
Die Unteransprüche sind »echte« Unteransprüche, haben also keine selbständige Bedeutung.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen einer Vielzahl von mit flüssigen bis pastenförmigen Stoffen gefüllten Einzelpackungen aus zwei glatt aufeinandergelegten thermoplastischen Kunststoff-Folien, die durch flüssigkeitsdichtes Verbinden ihrer Ränder zu einem provisorischen Ausgangsbehälter geformt werden, aus dem die Einzelpackungen mittels gitterartiger Hochfrequenzelektroden gebildet werden, die matrizenartig Hohlräume zum Aufnehmen der zu bildenden Packungen enthalten sowie deren Umfang begrenzende Schweißkanten aufweisen, dadurch gekennzeichnet, a) daß zunächst eine Teilfläche der beiden Folien an den Rändern ringsum mit Ausnahme einer Stelle, an der später das Füllgut eingepreßt wird, flüssigkeitsdicht eingeklemmt wird, b) daß anschließend dem Bereich innerhalb dieser Ränder von entgegengesetzten Seiten her die gegeneinander beweglichen Hochfrequenzelektroden so weit genähert werden, daß der Abstand der beiderseitigen Schweißkanten der Elektroden nur noch klein im Vergleich zur Dicke der herzustellenden Einzelpackungen ist, c) daß daraufhin das Füllgut unter solchem Druck durch die einzige Füllöffnung zwischen die an ihren Rändern fest eingespannten Folienflächen gepreßt wird, daß der hydraulische Druck die Folienaußenflächen bis zum Anlegen an die Matrizenhohlräume der Elektroden streckt und d) daß anschließend die beiden Elektroden um den Betrag des verbliebenen geringen Abstandes zusammengefahren werden, bis e) die zwischen den Schweißkanten liegenden Folieninnenflächen sich berühren und miteinander verschweißen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Herstellen von Packungen aus Kunststoffhartfolie diese vor dem Füllvorgang zur Erleichterung des Streckens durch Hochfrequenzwärme oder durch zwischen den Folien hindurchgeschickte Wärmeträger erwärmt wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I und 2, bestehend aus zwei sich mit den Arbeitsflächen gegenüberstehenden fensterrahmenartig ausgebildeten Preßteilen zum Zusammenpressen der Folienränder, aus weiteren zwei innerhalb dieses Rahmens getrennt und senkrecht zur Folie beweglichen Preß- und Schweißwerkzeugen zum Abteilen der Einzelpackungen sowie aus einer zwischen die Folien einführbaren Fülldüse, dadurch gekennzeichnet, daß mit den fensterrahmenartigen Preßteilen (3, 4) aus elektrisch nichtleitendem Material innerhalb derselben bewegliche Preß- und Schweißwerkzeuge (5, 6) verbunden sind, die als an sich bekannte Hochfrequenz-Schweißwerkzeuge in Form waffelartiger Metallgitter ausgebildet sind, deren Zwischenräume durch matrizenartig vertiefte Füllstücke (7, 8) - vorzugsweise aus elektrisch nichtleitendem Material - ausgefüllt sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die fensterrahmenartigen Preßorgane (3, 4) unbeheizt sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstücke (7, 8) der waffelartigen Preß- und Schweißwerkzeuge (5, 6) mit Gravierungen versehen sind, die beim Füll- und anschließenden Schweißvorgang eine entsprechende Prägung der Außenflächen der Einzelpackungen bewirken.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstücke (7, 8) der Waffelelektroden (5, 6) mit dünnen Bohrungen (15) zum Ausstoßen oder Einpressen von Gasen versehen sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer (6) der Waffelelektroden die Füllstücke zum Ausgleich der Volumenverdrängung beim Schweißen als gefederte Puffer (I4) ausgebildet sind und daß die Federn in ihrer Härte einstellbar sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fülldüse (9) nahe ihrer Mündung eine Rücklaufabzweigung mit aber druckventil (Io) enthält.
9. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den die Einzelbehälter abteilenden Stegen eines der Preß- und Schweißwerkzeuge (6) getrennt bewegliche Schneidwerkzeuge (II) geführt sind, die das Zertrennen des geschweißten Nutzens in einzelne Packungen noch in der Vorrichtung gestatten, wobei der Trennvorgang so gesteuert ist, daß er sich in den Arbeitsablauf eingliedert.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 581 626, 825 076; schweizerische Patentschrift Nr. 28I 307; belgische Patentschrift Nr. 502 366; britische Patentschriften Nr. 606 963, 642 530, 673 813, 675 274; USA.-Patentschrift Nr. 2513 852.