CH348353A - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung gefüllter Behälter aus einem thermoplastischen Kunststoff - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung gefüllter Behälter aus einem thermoplastischen Kunststoff
Das Patent bezieht sich auf ein Verfahren und eine zur Durchführung des Verfahrens bestimmte Vorrichtung zur Erzeugung gefüllter, insbesondere prall gefüllter Behälter aus einem thermoplastischen Kunststoff. Insbesondere für flüssiges oder pastenförmiges Füllgut haben sich derartige Behälter als vorteilhaft erwiesen, weil sie eine einfache Herstellung und Verarbeitung gestatten und gegenüber den bekannten Tuben aus Metallfolien mit Schraubverschluss oder büchsenförmigen Behältern wesentlich wohlfeiler sind.

   Nach einem bekannten Verfahren wird ein auf eine vorbestimmte, grössere Länge von einem Vorrat abgezogenes Schlauchstück gefüllt, dann am Füllende verschlossen, worauf durch Verdrängen des Füllgutes in den Bereichen der Trennlinien für die zu bildenden Einzelpackungen und nachfolgendem Verschweissen der aufeinanderliegenden Schlauchwandungen an den Trennstellen einzelne Packungen abgeteilt und jeweils in der Mitte einer Verbindungsnaht getrennt werden. Eine genaue Dosierung des Füllgutes in den einzelnen Packungen lässt sich hierbei nicht erreichen, zumal der Kunststoffschlauch verhältnismässig grosse Toleranzen in der Wandstärke erfordert.

   Auch wenn eine verhältnismässig weite Toleranz in der Dosierung zugelassen wird, vermag das genannte Verfahren den zu stellenden Anforderungen nicht gerecht zu werden, weil, durch die Art der Herstellung bedingt, der Schlauch eine verhältnismässig grosse Wandstärke aufweisen muss, um ein Platzen während des Transportes des gefüllten Schlauches, der bei erstarrendem Füllgut vor dem Abteilen in Einzelbehälter eine zwischenzeitliche Erwärmung erfordert, und auch während des Abteilens in Einzelpackungen zu vermeiden. Tritt trotzdem ein Platzen des Schlauches ein, so ist dies infolge der Prallfüllung mit einem erheblichen Verlust an Füllgut und starker Verschmutzung der Einrichtung und ihrer Bedienungsperson verbunden, da der Gesamtinhalt des sich über eine grössere Anzahl von Einzelpackungslängen erstreckenden Schlauches verloren ist.

   Auch der Vorschlag, eine bandförmig zugeführte Folie oder einen geschlitzten Schlauch kurz hinter der Fülleinrichtung zu einem Schlauch zu formen und zu verschweissen, wobei die   Fülleinrich    tung in den gebildeten Schlauch hineinragt, beseitigt nicht die erwähnten Mängel, weil auch hier die Bildung der Einzelpackungen durch Abquetschen eines gefüllten Schlauchstückes erfolgt. Ferner lässt auch in diesem Falle das Abquetschen infolge zurückbleibender Restbestände des Füllgutes zwischen den aufeinandergedrückten Wandungen leicht eine fehlerhafte Schweissnaht entstehen.



   Die Erfindung vermeidet die Mängel und schafft eine in Bau und Bedienung einfache Vorrichtung, indem bei vorteilhaft fortlaufender Herstellung der Behälter von einem Strang durch Einzelabfüllung nicht nur eine genaue Dosierung gewährleistet, son  dem    auch die Schweissstellen von einer Berührung mit dem Füllstoff freigehalten werden und der Verlust an Füllgut in jedem Falle auf die Füllung eines Einzelbehälters beschränkt bleibt. Gemäss der Erfindung wird zunächst aus zwei aufeinanderliegenden Kunststoffschichten eines Flachstranges ein bis auf eine Füllöffnung geschlossener Behälter durch Verklebung bzw. Verschweissung gebildet, in diesen das Füllgut unter Abdichtung der Füllstelle eingedrückt und dann die Füllöffnung unter Aufrechterhaltung der Abdichtung geschlossen.

   Vorteilhaft erfolgt die Fertigung in fortlaufendem Arbeitsgange, indem ein von einem Vorrat ablaufender Kunststoffstrang von seinem freien Ende her unter Aufrechterhaltung des Werkstoffzusammenhanges zunächst zu dem bis auf  die Füllöffnung geschlossenen Behälter verklebt bzw. verschweisst, dann gefüllt, hierauf die abgedichtete Füllöffnung geschlossen und schliesslich der Behälter vom Strang getrennt wird. Dabei kann zugleich mit dem Abtrennen der folgende Behälter am Strang gebildet werden und dieser selbst als vorgeformter Schlauch ausgebildet sein, während der vorgeformte Behälter zweckmässig entgegen der Vorschubbewegung des Stranges gefüllt und bis zur Füllung durch dichtes Aufeinanderlegen seiner Wandungen luftfrei gehalten wird.

   Ein zweistufiger Vorschub des Stranges bzw. des Behälters während dessen Füllung und Schliessung hat sich als zweckmässig erwiesen, weil dann der zum Füllen zu benutzende Stutzen nur so weit in den Schlauch eingeführt zu werden braucht, als es die sichere Abdichtung und die Verschweissung der Einfüllöffnung des Behälters erfordern. Der Füllstutzen kann elastisch zusammendrückbar sein, so dass er unter dem Abdichtdruck für die Füllöffnung geschlossen wird und der Durchgang des Füllgutes durch entsprechend höheren Druck und Verdrängung der Stutzenwandungen erzwungen werden muss.



   Weiterhin empfiehlt es sich, beim Schweissen des Behälters diesem einen besonderen Auslasskanal einzuformen, der im Inneren des Behälters durch Verschweissen einer Ecke gebildet sein kann. Zur Verzögerung des Austrittes des Füllgutes durch den Auslasskanal kann diesem ein zickzackförmiger oder schlangenlinienförmiger Verlauf gegeben sein. Zu diesem Zweck können dem Auslasskanal diesen verengende und nicht durchgehende Querwände eingeformt werden, so dass das Füllgut nur unter Druck aus dem Behälter austreten kann.



   Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht in der aufeinanderfolgenden Anordnung einer Transporteinrichtung für den Strang, einer Schweisseinrichtung zur Bildung des Behälters am Strang, einer um die Behälterlänge davon entfernten Abtrenneinrichtung, einer um die gleiche Länge von der Trenneinrichtung entfernten, zweiten Schweisseinrichtung mit vorgeschalteter Abdichteinrichtung zum Schliessen des gefüllten Behälters und einer Fülleinrichtung zum Eindrücken des Füllgutes in den Behälter mit in Richtung des Stranges verschiebbarem Füllstutzen. Der Abdichteinrichtung kann eine Spreizeinrichtung zum Spreizen der Behälterfüllöffnung für das Einführen des Füllstutzens vorgeschaltet sein.

   Die Schweisseinrichtungen sowie die Trenneinrichtung, Abdichteinrichtung und Spreizeinrichtung der erfindungsgemässen Vorrichtung können in einfacher Weise aus quer zum Strang gegeneinander beweglichen und mit einer gemeinsamen Steuerung in Verbindung stehenden Backen gebildet sein, während die Fülleinrichtung einen als Dosiervorrichtung dienenden Zylinder mit Kolben aufweisen kann, und ihr hin und her bewegbarer Füllstutzen über ein Langloch mit dem Auslasskanal der Dosiereinrichtung in Verbindung stehen kann. Statt der Abdicht- und Schweisseinrichtung kann eine schwei  sende    Abdichtvorrichtung verwendet werden.



   Auf der Zeichnung ist eine zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens bestimmte Vorrichtung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt, und zwar zeigen:
Fig. 1 die Vorrichtung in Ansicht,
Fig. 2 und 3 Teile der Vorrichtung in gleicher Darstellung, aber verschiedenen Arbeitsstufen,
Fig. 4 einen mit der Vorrichtung hergestellten Behälter.



   Der Behälter A hat eine schlauchförmige Hülle aus thermoplastischem Stoff, z. B. Polyvinylchlorid, die an ihren Enden durch je eine Schweissnaht B und C verschlossen ist (Fig. 4). Die eine Ecke des Behälters ist mit einem eingeschweissten besonderen Auslasskanal D versehen, der beim Gebrauch des Füllgutes durch einfaches Abschneiden der Ecke zu öffnen ist. Um dabei den Austritt des Behälterinhaltes zu bremsen, ist dem Kanal D durch sich übergreifende, nicht durchgehende Querwände E ein zickzack- bzw. schlangenlinienförmiger Verlauf gegeben, so dass nur durch Druck auf den Behälterinhalt dieser austreten kann. Nach dem Nachlassen des Druckes ziehen die eingeschweissten Teilquerwände E die Austrittsöffnung D wieder zusammen und schliessen diese.



  Der Kanal ist so lang gehalten, dass das Einhalten einer bestimmten Schnittstelle beim Öffnen entbehrt werden kann.



   Die dargestellte Vorrichtung besteht aus einer Vorratsrolle 6 für einen thermoplastischen Kunststoffschlauch F, Vorschubwalzen 7, Schweissbacken 8 mit Ansätzen   8' zur    Bildung des Behälterauslasskanals D,   ferner    aus eine Abtrenneinrichtung bildenden Messern 9 und 10, an einen Sauglufterzeuger angeschlossenen Saugbacken 11, mit weichelastischen Köpfen 12 ausgestatteten Abdichtbacken 13, einem weiteren Schweissbackenpaar 14 und schliesslich aus einer unter diesen angeordneten Fülleinrichtung 17. Die Teile 6-14 der Vorrichtung haben eine dem flachgedrückten Schlauch F entsprechende Breite und sind quer zu diesem durch eine nicht dargestellte Steuerung in Abhängigkeit voneinander beweglich angeordnet. Der Abtrenneinrichtung 9, 10 ist je eine Führung 15 und 16 für den Schlauch F vor- und nachgeschaltet.

   Dabei sind die Wandungen der Führung 16 quer zum Schlauch beweglich, so dass sie entsprechend der Füllung des Behälters A ausweichen können.



   Die Fülleinrichtung hat ein kreuzförmiges Gehäuse mit rechtwinklig zueinander angeordneten Kanälen 18 und 19. Im Kanal 18 ist längsverschiebbar ein Füllstutzen 20 dicht geführt, dessen freies Ende als flache, dem offenen Ende des Behälters A entsprechend breite Düse 21 ausgebildet ist. Die Aufund Abbewegung des Stutzens erfolgt über einen auf dem Stutzen befestigten Aufsteckkörper 22 mit Ringnut, in die ein nicht dargestellter, schwenkbarer Hebel eingreift, der von der gemeinsamen Steuerung aus betätigt wird. Auf seinem im Gehäuse 17 geführten Ende ist der Füllstutzen im Bereich des Querkanals 19 mit einem seiner Bewegung entsprechend langen Querloch 23 versehen zur Überführung des Füll  gutes aus dem Kanal 19 in den Füllstutzen 20. Der Kanal 19 mündet in einen Dosierzylinder 24 mit hin und her beweglichem Kolben 25.

   Im Kanal 19 ist ein Zweiweghahn 26 mit T-förmiger Bohrung eingebaut, deren gerader Teil zur Verbindung des Zylinders 24 mit dem Füllstutzen 20 und deren winkliger Teil der Verbindung des Zylinders 24 mit einer Zuführleitung 27 für das Füllgut dient.



   Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist folgende: Der mit seinen Wandungen flach aufeinanderliegende Kunststoffschlauch F wird durch das Rollenpaar 7 von der Vorratstrommel 6 abgezogen und zwischen den Schweissbacken 8 und der Führung 15 hindurch bis in Höhe der Schneiden 9, 10, d. h. um eine Behälterlänge vorgeschoben. Dann werden durch Zusammenführen der Backen 8,   8' die    Schweissnaht C und der Auslasskanal D, E des Behälters A gebildet.



  Nach dem Öffnen der Backen wird der Schlauch so weit vorgeschoben, dass sein offenes Ende zwischen die Saugbacken 11 zu liegen kommt, worauf diese gegeneinander bewegt, an einen Saugluftstrom angeschlossen und wieder in die Ausgangsstellung zurückgeführt werden, wobei sie die Schlauchwandungen mitnehmen und die Mündung des Behälters spreizen.



  Der Füllstutzen 20 wird dann gegen die geöffnete Mündung des Behälters bewegt und genügend weit in diesen eingeführt. Nach Freigabe des Schlauches durch die Backen 11 bewegen sich Füllstutzen und Schlauch gemeinsam vor, bis das freie Schlauchende in Höhe der Unterkante des zweiten Schweissbackenpaares 14 liegt. Hierauf bewegen sich die Abdichtbacken 12, 13 gegeneinander und pressen den Schlauch dicht und fest an den Füllstutzen. Diese Stellung zeigt Fig. 2.



   Nun wird der Hahn 26 aus der Stellung nach Fig. 1 um   90o    im Gegenzeigersinn gedreht, wodurch die Zuführleitung 27 gesperrt und der Kanal 19 freigegeben wird. Dann wird der Kolben 25 einwärts bewegt und damit das im Zylinder 24 befindliche Füllgut durch den Kanal 19 und den Füllstutzen 20 in den am Ende des Schlauches F gebildeten Behälter A gedrückt, bis dieser prall gefüllt ist. Jetzt wird der Füllstutzen 20 unter Aufrechterhaltung der Abdichtung durch die Backen 12, 13 aus dem Schlauch gezogen und hierauf die beiden Schweissbackenpaare 8 und 14 zusammengeführt und zwei Schweissnähte gebildet, von denen die des Backenpaares 14 den gefüllten Behälter verschliesst und die des Backenpaares 8 einen neuen Behälter   A' vorbildet.    Diese Stellung zeigt Fig. 3.

   Unmittelbar nach diesem Schweissen gehen die Dichtbacken 12, 13 auseinander und zugleich die Schneidbacken 9, 10 zusammen.



  Diese trennen den gefüllten und geschlossenen Behälter A vom Schlauch, worauf alle Teile der Vorrichtung wieder in die Stellung nach Fig. 1 zurückgehen, und nach Vorschieben des als Behälter A' vorgeformten Schlauchendes in Stellung nach Fig. 1 das Spiel von neuem beginnt.



   Wie schon erwähnt, ist die dargestellte Ausführung nur eine beispielsweise Verwirklichung der Erfindung und diese nicht darauf beschränkt, vielmehr sind mancherlei andere Ausführungen und Anwendungen möglich. So könnte der Füllstutzen elastisch sein und ein Zusammendrücken durch die Dichtbacken gestatten, so dass der Durchgang des Füllgutes durch entsprechend hohen Druck unter Verdrängung der Stutzenwandungen erzwungen werden muss. Die Fülleinrichtung selbst könnte noch mit einem besonderen Ausgleichskolben versehen und die Vorrichtung statt stehend auch liegend oder, wenn die Füllung es zweckdienlich erscheinen lässt, auch schräg nach abwärts geneigt angeordnet werden.



  Auch können die Abdichtbacken 12, 13 so ausgebildet werden, dass diese auch den Schweissvorgang betätigen, so dass ein Backenpaar entfällt. Die Beheizung der Backen kann durch Hochfrequenzstrom erfolgen. Statt von einem Schlauch könnte der Strang auch aus zwei aufeinanderliegenden, schweissbaren Folien bestehen, die zwischen den dann U-förmig gestalteten Backen der ersten Schweissstelle zu einem nicht nur in der rückwärtigen Schmalseite, sondern auch in den Längsseiten geschweissten Behälter umgeformt werden. Bei leicht erstarrendem Füllgut kann die Füllung dadurch erleichtert werden, dass die Fülleinrichtung beheizbar ist. Das erfindungsgemässe Verfahren könnte statt maschinell auch von Hand oder im Verbundbetrieb durchgeführt werden.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zur Erzeugung gefüllter, insbesondere prall gefüllter Behälter aus einem thermoplastischen Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst aus zwei aufeinanderliegenden Kunststoffschichten eines Flachstranges (F) ein bis auf eine Füllöffnung geschlossener Behälter (A) durch Verklebung bzw. Verschweissung gebildet, in diesen dann das Füllgut unter Abdichtung der Füllstelle eingedrückt und hierauf die Füllöffnung unter Aufrechterhaltung der Abdichtung geschlossen wird.

   II. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch aufeinanderfolgende Anordnung einer Transporteinrichtung (7) für den Strang (F), einer Schweisseinrichtung (8, 8') zur Bildung des Behälters (A) am Strang, einer um die Behälterlänge davon entfernten Abtrenneinrichtung (9, 10), einer um die gleiche Länge von der Trenneinrichtung entfernten, zweiten Schweisseinrichtung (14) mit vorgeschalteter Abdichteinrichtung (12, 13) zum Schliessen des gefüllten Behälters (A) und einer Fülleinrichtung (17) zum Eindrücken des Füllgutes in den Behälter mit in Richtung des Stranges verschiebbarem Füllstutzen (20).

   UNTERANSPROCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugung in fortlaufendem Arbeitsgange erfolgt, indem ein von einem Vorrat ablaufender Kunststoffstrang (F) unter Aufrechterhaltung des Werkstoffzusammenhanges zunächst zu dem bis auf die Füllöffnung geschlossenen Behälter (A) verklebt bzw. verschweisst, dann gefüllt, hierauf die abgedichtete Füllöffnunggeschlossen und schliesslich der Behälter (A) vom Strang (F) getrennt wird.

   2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgeformte Behälter (A) durch dichtes Aufeinanderlegen seiner Wandungen luftfrei gehalten wird.

   3. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zugleich mit dem Abtrennen der folgende Behälter (A') am Strang (F) gebildet wird.

   4. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Strang ein Schlauch (F) verwendet wird.

   5. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (A) entgegen der Vorschubbewegung des Stranges (F) gefüllt wird.

   6. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorschub des Stranges (F) für das Füllen und Schliessen des Behälters in zwei Stufen erfolgt (Fig. 1 und 2).

   7. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass beim Schweissen des Behälters (A) diesem ein Auslasskanal (D) eingeformt wird.

   8. Verfahren nach Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem Auslasskanal (D, E) zur Verzögerung des Austritte des Füllgutes ein schlangenlinienförmiger Verlauf gegeben wird.

   9. Verfahren nach Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem Auslasskanal (D) diesen verengende und nicht durchgehende Querwände (E) eingeformt werden.

   10. Verfahren nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (D, E) im Innern des Behälters (A) durch Verschweissen einer Ecke gebildet wird.

   11. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass Abdicht- und zweite Schweisseinrichtung (12, 13, 14) zu einer Einheit zusammengefasst sind.

   12. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstutzen (20) elastisch zusammendrückbar ist.

   13. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtrenneinrichtung (9, 10) je eine Führung (15, 16) für den Kunststoffstrang (F) vor- und nachgeschaltet ist.

   14. Vorrichtung nach Unteranspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die nachgeschaltete Führung (16) aus zwei quer zum Strang, entsprechend dem Füllen des Behälters ausweichbaren Führungsbacken gebildet ist.

   15. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Abdichteinrichtung (12, 13) eine Spreizeinrichtung (11) zum Spreizen der Behälterfüllöffnung vorgeschaltet ist.

   16. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweisseinrichtung (8, 14) sowie die Abtrenneinrichtung (9, 10), die Abdichteinrichtung (12, 13) und die Spreizeinrichtung (11) aus quer zum Strang gegeneinander beweglichen Bakken gebildet sind.

   17. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Fülleinrichtung (17) einen als Dosiervorrichtung dienenden Zylinder (24) mit Kolben (25) und einen diesem vorgeschalteten, einen Auslass- und einen Zufuhrkanal (19-27) steuernden Mehrweghahn (26) aufweist, während ihr hin und her bewegbarer Füllstutzen (20) über ein Langloch (23) mit dem Auslasskanal (19) der Dosiereinrichtung in Verbindung steht.