EP1105280A1 - Verfahren zur herstellung von heissiegel-verpackungen und ein werkzeug zur durchführung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zur herstellung von heissiegel-verpackungen und ein werkzeug zur durchführung des verfahrens

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EP1105280A1
EP1105280A1 EP99939445A EP99939445A EP1105280A1 EP 1105280 A1 EP1105280 A1 EP 1105280A1 EP 99939445 A EP99939445 A EP 99939445A EP 99939445 A EP99939445 A EP 99939445A EP 1105280 A1 EP1105280 A1 EP 1105280A1
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EP
European Patent Office
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sealing
temperature
sealing tool
packaging material
time
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP99939445A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus Schumann
Frank Seibertz
Peter Steinborn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LTS Lohmann Therapie Systeme AG
Original Assignee
LTS Lohmann Therapie Systeme AG
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to a method for producing heat seal packaging by welding, in particular for transdermal therapeutic systems (TTS), and a tool for carrying out the method.
  • TTS transdermal therapeutic systems
  • two layers of packaging composite materials each consisting of several layers, for example each of a layer of paper, aluminum and weldable plastic, such as HDPE (high density polyethylene), Barex (PAN, Polyacylnitrile) or Surlyn (ethylene copolymer), with their plastic layer lying on top of one another, connected to one another at predetermined edges and / or lines by a heated sealing stamp.
  • the sealing stamp is pressed onto the layers to be connected and these are heated to such an extent that under this stamp they exceed the melting temperature of the plastic layers, which thereby melt and form an integral connection with one another.
  • This method can also be carried out with heated sealing dies arranged opposite one another, which may have the same or a different temperature, so that the heating of the layers lying one on top of the other is accelerated.
  • the temperatures of two sealing stamps can be 200 ° C for a packaging composite with a Barex plastic layer with a melting point of 177 ° C and 200 ° C for a packaging composite with a HDPE plastic layer with a melting point of 138 ° C at the other 70 ° C.
  • This welding process can cause bubbles to form due to evaporating moisture in the sealing tool temperature, which is considerably higher than the melting temperature Area of the welding zone (Barex) or for squeezing the molten plastic (HDPE) as a result of the necessary but too high pressure of the sealing tool and also damage to the packaging material, which results in faulty and incomplete welds.
  • Barex melting temperature Area of the welding zone
  • HDPE molten plastic
  • the quality of the weld seams can be improved by lowering the sealing tool temperatures and the sealing tool pressure while increasing the sealing time - the dwell time of the sealing tool on the packaging material.
  • the solution according to the invention provides for an increase, that is to say a multiplication of the sealing time due to the cycle.
  • doubling is referred to below.
  • the term “doubling” also includes other multiples in the sense of the invention.
  • the pressure of the sealing tool can also be reduced, which prevents crushing of the melted plastic and also damage to the packaging material.
  • the packaging material can be advanced along the predetermined lines in time and during the time in which the subsequent sealing bag packaging is subjected to pressure and temperature for the first time, a second time or more Times with pressure and temperature at the same time.
  • a sealing tool which, in the feed direction, has multiple, preferably twice, the same contact surface structure corresponding to the predetermined weld connection lines for placement on the packaging material Has transmission of pressure and temperature.
  • the length of a contact surface structure in the feed direction therefore corresponds to the cycle feed, so that the packaging material acted upon by the sealing tool with the first contact surface structure immediately after the cycle feed - and thus essentially without time interruption and cooling - at the same points a second time or more times pressure and pressure is applied, which means a multiplication, in particular a doubling of the sealing time.
  • This sealing tool can therefore interact with a second sealing tool with the same contact surface structure, which is arranged or formed on the side of the packaging material facing away from the first sealing tool.
  • F G.l a side view of a sealing station
  • FIG. 2 a bottom view of a sealing stamp with a contact surface structure
  • FIG. 4 the cross section through a welded connection.
  • FIG. 1 shows a sealing station which has two sealing stamps 1 and 2, between which two webs 3 and 4 endless packaging material with transdermal therapeutic systems (TTS) 5 loosely inserted between them at regular intervals and at a distance from the web edges for formation of sealed pouch packaging for these are passed through in time.
  • the sealing stamps 1 and 2 are heated (not shown) and are pressed against each other during a feed break.
  • the packaging material is formed from a layer of paper 6, an aluminum layer 7 and a layer 8 of a weldable plastic, the two webs 3 and 4 with the plastic layers being arranged facing the TTS 5 and towards one another (also FIG. 4).
  • FIG. 2 shows the side of the sealing stamps 1 and 2 facing the packaging material, with the contact surfaces 9 formed thereon. These can be cross-corrugated to enlarge the surface.
  • the two sealing stamps 1 and 2 are pressed apart, cavities are formed between the contact surfaces, in each of which the areas with the TTS 5 to be packaged come to an arrangement during a feed break.
  • the packaging material (3, 4) with the stored TTS 5 is transported in cycles through the sealing station in order to produce sealed sealing bag packages. During a feed break, the two sealing stamps 1 and 2 are pressed against each other. Their temperature is selected depending on the melting temperature of the plastic used in the packaging material and, as the following examples show, can also be different.
  • the temperature is applied by the sealing stamps 1 and 2 and the heat is transferred to the plastic layers.
  • the plastic is melted and a cohesive connection is established between the plastic layers. Since the temperature reached on the plastic layers is only slightly above the melting temperature of the plastic due to the temperature on the sealing tools 1 and 2, the welded connection is weak and possibly defective.
  • the sealing time is now doubled by pressing the welded parts that are still heated immediately after the next cycle same temperature and for the same period of time.
  • FIG. 3a and 3b illustrate the process.
  • the sealing bag packaging I to be produced in relation to the direction of advance, is in the rear position between the sealing stamps 1 and 2.
  • the front edge of the seal is shown in broken lines.
  • the packaging material (3, 4) is advanced, and the sealing bag packaging I to be produced reaches the front position and is again at the same temperature and pressure acted upon by the same seal stamp.
  • the sealed bag packaging 0 has only been subjected to temperature once and is discarded.
  • the sealed bag packaging II to be produced follows the first (I) and is also acted on twice directly in succession, which means a doubling of the sealing time. The cycle time remains the same.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Heisssiegel-Verpackungen, insbesondere für transdermale therapeutische Systeme, bei dem zwei Lagen von aus mehreren Schichten bestehenden Endlos-Verpackungsmaterial an vorbestimmten linienförmigen Bereichen und einander zugekehrten Kunststoffschichten miteinander verschweisst werden. Das Verpackungsmaterial wird dazu durch ein (oder zwei) Siegelwerkzeug(e) mit Druck und Temperatur beaufschlagt. Zur Verbesserung der Qualität der Schweissnähte bei unveränderter Taktzahl werden erfindungsgemäss die Siegelzeit verdoppelt und die Temperatur des (der) Siegelwerkzeuges(e) (1, 2) herabgesetzt, so, dass die im Verpackungsmaterial (3, 4) erreichte Temperatur erheblich reduziert ist und nur noch wenig über der Schmelztemperatur des eingesetzten Kunststoffes liegt. Es wird ein Beispiel für ein Siegelwerkzeug (1, 2) angegeben.

Description

Verfahren zur Herstellung von Heißsiegel-Verpackungen und ein Werkzeug zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Heißsiegel-Verpackungen durch Schweißen, insbesondere für transdermale therapeutische Systeme (TTS) , und ein Werkzeug zur Durchführung des Verfahrens.
Zur Herstellung von Heißsiegel-Verpackungen für TTS werden in bekannter Weise zwei Lagen von Verpackungsverbundwerkstoffen, die jeweils aus mehreren Schichten bestehen, beispielsweise aus jeweils einer Schicht Papier, Aluminium und schweißfähigem Kunststoff, wie HDPE (high density polyethy- lene) , Barex (PAN, Polyacylnitril) oder Surlyn (Ethylenco- polymer) , mit ihrer KunststoffSchicht aufeinanderliegend, an vorbestimmten Kanten und/oder Linien durch einen erhitzten Siegelstempel miteinander verbunden. Der Siegelstempel wird dazu auf die zu verbindenden Lagen gedrückt und diese soweit erhitzt, daß sie unter diesem Stempel die Schmelztemperatur der Kunststoffschichten überschreiten, die dadurch schmelzen und eine Stoffschlüssige Verbindung miteinander eingehen. Dieses Verfahren ist auch mit gegenüberliegend angeordneten erhitzten Siegelstempeln durchführbar, die die gleiche oder auch eine unterschiedliche Temperatur aufweisen können, so daß die Durchwärmung der aufeinander- liegenden Lagen beschleunigt wird. Beispielsweise können die Temperaturen zweier Siegelstempel bei einem Verpak- kungsverbundstoff mit einer KunststoffSchicht aus Barex mit einem Schmelzpunkt von 177 °C jeweils 200 °C und bei einem Verpackungsverbundstoff mit einer KunststoffSchicht aus HDPE mit einem Schmelzpunkt von 138 °C an einem Siegelstempel 200 °C und an dem anderen 70 °C betragen.
Bei diesem Schweißverfahren kann es bei der gegenüber der Schmelztemperatur erheblich höheren Siegelwerkzeugtemperatur zu Blasenbildung durch verdampfende Feuchtigkeit im Bereich der Schweißzone (Barex) oder auch zum Verquetschen des geschmolzenen Kunststoffes (HDPE) infolge des erforderlichen, jedoch zu hohen Druckes des Siegelwerkzeuges und auch zur Beschädigung des Verpackungsmaterial kommen, wodurch fehlerhafte und unvollständige Schweißnähte entstehen.
Eine Verbesserung der Qualität der Schweißnähte kann durch eine Senkung der Siegelwerkzeugtemperaturen und des Siegel- werkzeugdruckes bei Erhöhung der Siegelzeit - der Verweil- zeit des Siegelwerkzeuges auf dem Verpackungsmaterial - erreicht werden.
Damit wäre jedoch auch eine Verringerung der Taktzahl der Schweißmaschine verbunden, die zu einer unerwünschten Verringerung des Ausstoßes an Heißsiegel-Verpackungen führen würde.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Schweißverfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, mit dem bei gleichbleibender Taktzahl der Schweißmaschine die Qualität der Schweißnähte verbessert wird, und ein Siegelwerkzeug zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale und mit einem Siegelwerkzeug nach Anspruch 4 gelöst.
Die erfindungsgemäße Lösung sieht eine Erhöhung, das heißt durch den Takt bedingt eine Vervielfachung der Siegelzeit vor. Im folgenden wird aus Gründen der Vereinfachung von dem Sonderfall der "Verdoppelung" gesprochen. Der Begriff "Verdoppelung" umfaßt im Sinne der Erfindung auch andere Vielfache.
Danach werden bei einem bekannten Verfahren, bei dem zwei Lagen von aus mehreren Schichten bestehenden Endlos- Verpackungsmaterial, die jeweils eine schweißbare Kunststoffschicht aufweisen und mit diesen aneinanderliegen und in einem vorbestimmten Takt durch eine Siegelstation transportiert und dort zur Herstellung einer Schweißverbindung entlang vorbestimmter Linien durch ein an einer Lage oder durch ein an beiden Lagen angreifendes Siegelwerkzeug während einer Siegelzeit mit Druck und einer Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des Kunststoffes beaufschlagt werden, erfindungsgemäß die Siegelzeit verdoppelt, ohne daß der Takt und der Ausstoß verändert werden, und die Temperatur des Siegelwerkzeuges gesenkt, derart, daß die im Verpackungsmaterial erreichte Temperatur erheblich reduziert wird und nur noch wenig über der Schmelztemperatur der Kunststoffschicht liegt.
Damit wird eine Blasenbildung durch verdampfende Feuchtigkeit im Bereich der Schweißzone weitestgehend verhindert und somit die Qualität der Schweißnähte erheblich verbessert.
Parallel dazu kann auch der Druck des Siegelwerkzeuges gesenkt werden, wodurch ein Verquetschen geschmolzenen Kunststoffs und auch eine Beschädigung des Verpackungsmaterials unterbunden wird.
Das Verpackungsmaterial kann zur Vervielfachung, insbesondere Verdoppelung der Siegelzeit nach einer ersten Druck- und Temperaturbeaufschlagung entlang den vorbestimmten Linien im Takt vorgeschoben und während der Zeit, in der die nachfolgende Siegelbeutel-Verpackung zum ersten Mal druck- und temperaturbeaufschlagt wird, ein zweites Mal oder weitere Male mit der gleichen Zeit druck- und temperaturbeaufschlagt werden.
Zur Durchführung des Verfahrens ist ein Siegelwerkzeug geschaffen worden, das in Vorschubrichtung hintereinander mehrfach, vorzugsweise zweimal die gleiche, den vorbestimmten Schweißverbindungslinien entsprechende Kontaktflächenstruktur zum Aufsetzen auf das Verpackungsmaterial zur Übertragung von Druck und Temperatur aufweist. Die Länge einer Kontaktflächenstruktur in Vorschubrichtung entspricht daher dem Taktvorschub, so daß das durch das Siegelwerkzeug mit der ersten Kontaktflächenstruktur beaufschlagte Verpak- kungsmaterial sofort nach dem Taktvorschub - und damit im wesentlichen ohne Zeitunterbrechung und Abkühlung - ein zweites Mal oder weitere Male an denselben Stellen tempera- tur- und druckbeaufschlagt wird, was eine Vervielfachung, insbesondere eine Verdoppelung der Siegelzeit bedeutet.
Daher kann dieses Siegelwerkzeug mit einem zweiten Siegel- Werkzeug mit der gleichen Kontaktflächenstruktur zusammenwirken, das auf der dem ersten Siegelwerkzeug abgewandten Seite des Verpackungsmaterials angeordnet oder ausgebildet ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbei- spieles erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen schematisch:
F G.l : eine Seitenansicht einer Siegelstation,
FIG.2 : eine Unteransicht eines Siegelstempels mit einer Kontaktflächenstruktur,
FIG.3a und 3b: das Vorschubschema des erfindungsgemäßen Verfahrens und
FIG.4 : den Querschnitt durch eine Schweißverbindung.
In FIG.l ist eine Siegelstation dargestellt, die zwei Siegelstempel 1 und 2 aufweist, zwischen denen zwei Bahnen 3 und 4 Endlos-Verpackungsmaterial mit zwischen diesen im regelmäßigen Abstand und im Abstand von den Bahnkanten lose eingelegten transdermalen therapeutischen Systemen (TTS) 5 zur Bildung von Siegelbeutel-Verpackungen für diese im Takt hindurchgeführt werden. Die Siegelstempel 1 und 2 sind beheizt (nicht dargestellt) und werden in einer Vorschubpause gegeneinandergedrückt . Das Verpackungsmaterial ist aus einer Schicht aus Papier 6, einer Aluminiumschicht 7 und einer Schicht 8 aus einem schweißbaren Kunststoff gebildet, wobei die beiden Bahnen 3 und 4 mit den Kunststoffschichten den TTS 5 und einander zugewandt angeordnet sind (auch FIG.4) .
FIG.2 zeigt die dem Verpackungsmaterial zugewandte Seite der Siegelstempel 1 und 2 mit den jeweils an diesen ausgebildeten Kontaktflächen 9. Zur Oberflächenvergrößerung können diese kreuzgeriffelt sein. Beim Auseinanderdrücken der beiden Siegelstempel 1 und 2 werden zwischen den Kontaktflächen Hohlräume gebildet, in denen jeweils die Bereiche mit den zu verpackenden TTS 5 in einer Vorschubpause zur Anordnung gelangen.
Das Verpackungsmaterial (3,4) mit den eingelagerten TTS 5 wird zur Herstellung von verschlossenen Siegelbeutelverpak- kungen im Takt durch die Siegelstation transportiert. Während einer Vorschubpause werden die beiden Siegelstempel 1 und 2 gegeneinandergedrückt . Deren Temperatur wird in Abhängigkeit von der Schmelztemperatur des im Verpackungsmaterial eingesetzten Kunststoffes gewählt und kann, wie die nachfolgenden Beispiele zeigen, auch unterschiedlich sein.
Durch die Temperaturbeaufschlagung durch die Siegelstempβl 1 und 2 und die erfolgte Wärmeübertragung bis in die Kunststoffschichten hinein wird der Kunststoff geschmolzen und eine Stoffschlüssige Verbindung zwischen den Kunststoffschichten hergestellt. Da die an den Kunststoffschichten erreichte Temperatur infolge der Temperatur an den Siegel- Werkzeugen 1 und 2 nur noch wenig über der Schmelztemperatur des Kunststoffs liegt, ist die Schweißverbindung schwach und gegebenenfalls fehlerhaft. Um die Schweißverbindung fest und fehlerfrei zu machen, wird nun die Siegel- zeit verdoppelt, indem die noch erhitzten Schweißstellen unmittelbar nach dem nächsten Takt erneut mit Druck und der gleichen Temperatur und für die gleiche Zeitdauer beaufschlagt werden.
Die FIG.3a und 3b verdeutlichen das Verfahren. In der Siegelposition nach FIG.3a befindet sich die herzustellende Siegelbeutel-Verpackung I, bezogen auf die Vorschubrichtung, in der hinteren Position zwischen den Siegelstempeln 1 und 2. Deren vorderer Siegelrand ist gestrichelt dargestellt. Nach Ablauf der Vorschubpause, die im wesentlichen mit der Siegelzeit gleichzusetzen ist, wird das Verpak- kungsmaterial (3,4) vorgeschoben, und die herzustellende Siegelbeutel-Verpackung I gelangt in die vordere Position und wird dort erneut mit der gleichen Temperatur und dem gleichen Druck durch die gleichen Siegelstempel beaufschlagt. Die Siegelbeutelverpackung 0 ist nur einmal temperaturbeaufschlagt worden und wird verworfen. Die herzustellende Siegelbeutel-Verpackung II folgt der ersten (I) und wird ebenfalls zweimal unmittelbar hintereinander beaufschlagt, was eine Verdoppelung der Siegelzeit bedeutet. Die Taktzeit bleibt dabei gleich.
Die folgenden zwei Beispiele zeigen, wie die Temperaturen der Siegelwerkzeuge 1 und 2 gegenüber dem Stand der Technik mit nur einem Siegelvorgang gesenkt wurde:
Stand der Technik
erfindungsgemäßes Verfahren

Claims

A N S P R U C H E
1. Verfahren zur Herstellung von Heißsiegel-Verpackungen, insbesondere für transdermale therapeutische Systeme, bei dem zwei Lagen von aus mehreren Schichten bestehendem Endlos-Verpackungsmaterial, mit jeweils einer schweißbaren KunststoffSchicht aneinanderliegend, in einem vorbestimmten Takt durch eine Siegelstation transportiert und dort zur Herstellung einer Schweißverbindung entlang vorbestimmter Linien durch ein an einer Lage oder durch ein an beiden Lagen angreifendes Siegelwerkzeug während einer Siegelzeit mit Druck und einer Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des Kunststoffes beaufschlagt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Siegelzeit bei gleichbleibendem Takt vervielfacht, insbesondere verdoppelt, und daß die Temperatur des (der) Siegelwerkzeuges (e) (1, 2) so gesenkt ist, daß die im Verpackungsmaterial (3, 4) erreichte Temperatur erheblich reduziert ist und nur noch wenig über der Schmelztemperatur der KunststoffSchicht (8) liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch der Siegeldruck reduziert ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verpackungsmaterial (3, 4) nach einer ersten Druck- und Temperaturbeaufschlagung an den vorbestimmten Linien im Takt vorgeschoben und ein zweites Mal oder weitere Male an diesen Linien mit der gleichen Siegelzeit druck- und tempe- raturbeaufschlagt wird.
4. Siegelwerkzeug zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dieses in Vorschubrichtung hintereinander zweimal oder mehrfach die gleiche, den vorbestimmten Schweißverbindungslinien entsprechende Kontaktflächenstruktur zur Übertragung von Temperatur und Druck auf das Verpackungsmaterial (3, 4) aufweist, wobei die Länge einer Kontaktflächenstruktur in Vorschubrichtung dem Taktvorschub entspricht.
5. Siegelwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieses mit einem weiteren Siegelwerkzeug (2) mit der gleichen Kontaktflächenstruktur zusammenwirkt, und daß dieses (2) auf der dem ersten Siegelwerkzeug (1) abgewandten Seite des Verpackungsmaterial (3, 4) angeordnet oder ausgebildet ist.
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