DE2330500C2

DE2330500C2 - Flüssigkeitsverpackung und Vorrichtung zur Herstellung dieser Verpackung

Info

Publication number: DE2330500C2
Application number: DE2330500A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm 6140 Bensheim Reil; Joerg 6104 Seeheim Trabitzsch
Original assignee: Altstädter Verpackungsvertriebs GmbH, 6102 Pfungstadt
Priority date: 1973-06-15
Filing date: 1973-06-15
Publication date: 1987-01-29
Also published as: SE406565B; IT1013814B; AT341937B; JPS5042994A; ATA448874A; GB1468256A; DE2330500A1; FR2233250A1; FR2233250B1; SE7407712L; CH570908A5

Description

Die Erfindung betrifft eine Verpackung für Flüssigkeiten aus Karton oder Papier als Trägermaterial für die Verpakkung, die mindestens auf ihrer Innenseite flüssigkeitsundurchlässig ist und im wesentlichen aus einer schlauchförmigen Verpackungshülle besteht, die durch Verbinden zweier Seitenkanten des Trägermaterials mittels einer Stumpfschweißnaht über die ganze Länge der Seitenkanten entstanden ist, wobei die offenen Schlauchenden der Verpackung jeweils zusammengedrückt und durch Querschweißnähte verschlossen sind.
Bei zahlreichen Arten von Flüssigkeitsverpackungen wird die schlauchförmige Verpackungshülle dadurch gebildet, daß die zwei gegenüberliegenden Seitenkanten einer Papierbahn durch Schweißen miteinander verbunden werden.
Eine erste Art der Verschweißung entlang den freien Kanten des Trägermaterials geschieht derart, daß unter Bildung eines Schlauches - im Querschnitt gesehen - die Innenseite des einen Endes ein Stück weit überlappend auf die Außenseite des anderen Endes gelegt und mit dieser durch Andrücken verschweißt wird. Längs der Schweißnaht ergibt sich somit ein verdickter Streifen, weil zwei Lagen des Trägermaterials aufeinandergeschweißt sind. Bei diesem Schweißen ist ferner darauf zu achten, daß diejenige freie Kante des Trägermaterials, die innen in dem Schlauch zu liegen kommt, einwandfrei mit Kunststoff abgedeckt ist, da sonst die Flüssigkeit in das Trägermaterial eindringen und die Verpackung undicht machen würde.
Bei einer anderen Art von Verpackung werden die beiden lnnenseiten des mit Kunststoff beschichteten Trägermaterials längs ihren freien Kanten aneinandergeschweißt. Auch in diesem Falle entsteht ein verdickter Streifen, weil wieder zwei Schichten Trägermaterial übereinandergeschweißt sind. Besonders gefährdet ist bei dieser Art von Schweißverbindung diejenige Stelle, an der zum Innenraum hin die Schweißnaht aufhört. Es ist wesentlich, daß diese Öffnungsstelle einwandfrei mit Kunststoff ausgefüllt ist, da sonst beim Füllen der Verpackung und Auseinanderziehen der Trägermaterialschichten Risse und Undichtigkeiten auftreten. Die Zugbeanspruchung bei der letztgenannten Art von Schweißverbindung erfolgt weitgehend senkrecht zur Ebene der Schweißfläche, d.h. die Zugfestigkeit liegt erheblich unter derjenigen, die in Richtung der Ebene der miteinander verschweißten Materialflächen erreichbar ist.
Beiden oben beschriebenen Verbindungsarten gemeinsam ist der Nachteil, daß alle quer zu der erstbeschriebenen Schweißnaht verlaufenden Schweißnähte - beispielsweise die Schweißnähte am Boden und oben an der Verpackung, die quer zu den seitlichen Längsschweißnähten verlaufen - nur schwierig abdichtbar sind. Dies liegt daran, daß die Querschweißnaht sowohl über Bereiche mit zwei Trägermaterialschichten als auch mit vier Trägermaterialschichten verlaufen müssen. An denjenigen Stellen, wo die Längsschweißnaht, wie oben beschrieben, hergestellt ist, ergibt sich nach Umfalten oder Doppeltlegen die Stelle mit den vier aufeinanderliegenden Materialschichten. Ersichtlich ist das einwandfreie Abdichten beim Verschweißen besonders an den Übergangsstellen zwischen den Bereichen mit zwei Materialschichten und denen mit vier Materialschichten schwierig. Häufig kann eine gute und gleichmäßige Durchwärmung und damit gleichmäßige Verschweißung nicht erreicht werden, weil der Anpreßdruck der Schweißbacken an den genannten Übergangsstellen schwierig ist.
Den vorgenannten beiden beispielsweise herausgegriffenen Verbindungsarten ist ferner der Nachteil gemeinsam, daß durch die notwendige Überlappung zumindest im Bereich des verdickten Streifens Material unnütz verbraucht wird. Da es sich bei den eingangs beschriebenen Verpackungen um Massenartikel großer Stückzahlen handelt, würde sich die Einsparung der Streifen an den Verbindungsnähten nicht unerheblich auswirken.
Anstelle des Übereinanderlegens schmaler Streifen an den Seitenkanten ist aus der CH-PS 3 79 397 bereits das Verbinden dieser Seitenkanten des Trägermaterials mittels einer Stumpfschweißnaht bekannt, welche sich über die ganze Länge der Seitenkanten erstreckt. Die hier beschriebene Verpackung ist ähnlich der eingangs näher bezeichneten. Zweck der Stumpfschweißnaht ist es bei der bekannten Verpackung, eine Verpackungshülle mit praktisch einheitlicher Wandstärke, auch quer über die Längsnaht hinweg, zu schaffen, damit die fertige Packung frei von Zugspannungen ist, die senkrecht zur Nahtlängsrichtung gerichtet sind. Durch die gleich mäßige Wandstärke in der Nahtzone wie auch im übrigen Teil der Verpackungshülle wird eine bestimmte Eigensteifigkeit erreicht, die bei der allgemeinen Herstellung von Flüssigkeitspackungen nützlich sein kann. Im bekannten Fall endet die Stumpfschweißnaht bündig an der Oberfläche, und es besteht daher die Gefahr, daß die Schnittstellen, die frei von Kunststoffbeschichtung sind, nicht ganz mit beim Schweißvorgang zugegebenem Kunststoff abgedeckt sind. Es genügen punktweise Lükken oder Spalten, um der von außen oder innen in die Papierbahn eindringenden Feuchtigkeit oder Flüssigkeit die Gelegenheit zu geben, das Papier aufzuweichen. Um dieser Gefahr zu entgehen, hat man schon separate Kunststoffolien auf die kritischen Linien aufgelegt. Dies ist aber eine unwirtschaftliche Maßnahme.
Ein anderer Nachteil der bekannten Stumpfschweißnaht liegt bei der einen Ausführungsform darin, daß zwischen den beiden freien Endkanten der zugeführte Kunststoff so dünn ist, daß diese Schicht Zugkräfte, die beim Füllen einer Flüssigkeitspackung stets ausgeübt werden, nicht in hinreichender Weise aufnehmen können.
Andere in der Veröffentlichung gezeigte Ausführungsformen haben den Nachteil, daß die Endkanten in aufwendiger Weise bearbeitet werden müssen, so daß Schichten abgetragen werden und sich überlappende Bereiche bilden können, die insgesamtgesehen nach dem Aufeinanderlegen wieder die gleichmäßige Wandstärke geben.
Aufgabe der Erfindung ist es, die eingangs näher beschriebene Verpackung dahingehend zu verbessern, daß die beiden dicht nebeneinander und parallel zueinander berührungs- und überlappungsfrei verlaufenden Seitenkanten des Trägermaterials flüssigkeitsdicht verbunden werden und bei der Benutzung eine hohe Zugfestigkeithaben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Stumpfschweißnaht im Querschnitt gesehen ein sich über die inneren und äußeren Randbereiche der freien Endkanten hinaus erstreckendes Profil aufweist. Hierdurch kann der Kunststoff genau an die kritischen Stellen gebracht werden, wobei es auf eine insgesamt und insbesondere über die Nahtzone hinweg gleichbleibende Wandstärke des Materials nicht ankommt. Beim Stumpfschweißen kann der Kunststoff sogar etwas über die Randbereiche hinausquellen, so daß sich gerade hierdurch eine Schweißverbindung mit hoher Zugfestigkeit und absoluter Dichtigkeit ergibt.
Durch das Stumpfschweißen mit den vorstehend genannten Eigenschaften kann das eingangs beschriebene nachteilige Übereinanderlegen der Schichten längs der Ränder vermieden werden.
Im Querschnitt gesehen kann es sich beispielsweise um ein Doppel-T-Profil handeln, bei dem Kunststoffmaterial auch neben den freien Endkanten parallel zu den Randbereichen hinausgedrückt und dort angegossen wird, so daß auch gut in Richtung quer zur Längssiegelnaht wirkende Zugkräfte aufgenommen werden. Bei Verwendung der ausreichenden Kunststoffmenge kann man auch bewußt die Querstege des T hinreichend lang ausbilden, um die guten Zugeigenschaften der erfindungsgemäßen Schweißstelle zu erhalten.
Dadurch, daß die Stumpfschweißnaht sich über die 60 ganze Höhe der Seitenwand der Verpackung erstreckt, kann man auch Packungen aus einem endlos durchlaufenden Schlauch von Trägermaterial erstellen, so daß die Stumpfschweißnaht ebenfalls kontinuierlich herstellbar ist. Beim Anbringen der Querschweißnähte treten die eingangs genannten Dichtungsschwierigkeiten nicht mehr auf, weil kein verdickter Streifen entlang der Schweißnaht vorhanden ist.
Bei vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung liegen die zwei Kanten des Trägermaterials in der fertigen Stumpfschweißnaht in einem Abstand von etwa 1 mm. Dadurch ist die Naht besonders elastisch, wodurch die Zugfestigkeit sich noch vorteilhaft erhöht. Als Kunststoff wird beispielsweise Polyäthylen verwendet.
Aus der DD-PS 18 081 ist eine Vorrichtung zur Herstellung einer schlauchförmigen Verpackungshülle der oben beschriebenen Art bekannt, die aus einer Transporteinrichtung zur Zuführung der Trägerbahn besteht, welche durch zwei gegenläufig angetriebene Walzen mit parallelen Drehachsen gebildet ist. Ferner weist die bekannte Vorrichtung eine Einrichtung zur Faltung einer Trägerbahn zu einem die eine Walze umgreifenden Schlauch auf, wobei die freien Endkanten der Trägerbahn im Bereich der Walzen geführt werden, und sie weist eine die Trägerbahn im Bereich deren freier Endkanten verschweißende Einrichtung auf. Die bekannte Vorrichtung ist aber nur geeignet, sich vollständig überlappende Bahnkanten zu bilden, wobei die beiden Walzen lediglich Druckwalzen sind. Die Außenoberfläche der Walzen sind nicht nur gegenseitig aneinander sondern auch an den dazwischen durchlaufenden im Querschnitt kreisförmigen Schlauch angepaßt. Folglich weist die äußere, d. h. außerhalb des Verpackungsschlauches angeordnete Walze Enden mit größerern Radius als im Mittelbereich auf. Diese gekrümmten Oberflächen außen haben daher durch den größeren Radius eine größere Umfangsgeschwindigkeit als die Flächenbereiche in der Mitte. Dadurch läßt sich im Betrieb eine gewisse Reibung im Bereich der Überlappungsnaht nicht vermeiden.
Zur Herstellung der eingangs erläuterten Verpakkung richtet sich daher erfindungsgemäß die Aufgabe auf eine Anderung und Verbesserung der aus der zuletzt erörterten Veröffentlichung bekannten Vorrichtung dahingehend, daß eine Stumpfschweißnaht in geeigneter Weise hergestellt werden kann. Diese, auf die Vorrichtung bezogene Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Walzen als außenprofilierte Hohlwalzen ausgebildet sind, deren Innenraum mit Zu- und Abflußleitungen für Kühlflüssigkeit versehen ist und daß die Austrittsöffnung eines flüssigen Kunststoff liefernden Extruders in den Einzugsspalt der Walzen einmündet, in dern die freien Endkanten der Trägerbahn einander in geringem Abstand gegenüberstehend geführt sind.
Der Extruder mit Füllbehälter und Füllrohr ist so angeordnet, daß seine Austrittsöffnung unmittelbar in Laufrichtung der Trägerbahnen vor den Walzen befestigt ist. Die Herstellung der Stumpfschweißnaht ist mit Vorteil in einem einzigen Arbeitsgang möglich. Das einrnal aus dern Kunststoffgranulat durch Erwärmung hergestellte flüssige Schweißmaterial wird direkt zwischen die entsprechend geführten freien Kanten der Trägerbahnen eingedrückt, ohne daß eine wiederholte Wärmezufuhr erforderlich ist. Unmittelbar nach dem Einführen des flüssigen Kunststoffes zwischen die freien Kanten des Trägermaterials und nach der Schweißverbindung mit der Beschichtung des Trägermaterials wird die erfindungsgemäße Stumpfschweißnaht profiliert und gekühlt.
Die neue Vorrichtung ist einfach und schafft funktionssichere, weil zugfestere Schweißverbindungen ohne Überlappung der Trägerschichten.
Durch die Kühlung der Walzen können diese auch verhältnismäßig klein gehalten werden, und trotz ihrer Ausbildung als Hohlwalzen werden ihre Festigkeit und Betriebssicherheit nicht nachteilig beeinflußt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles in Zusammenhang mit den Zeichnungen. Es zeigt
Fig. 1 im Querschnitt eine erste Art von Schweißverbindung nach dem Stand der Technik,
Fig. 2 eine zweite Art von Schweißverbindung nach dem Stand der Technik,
Fig. 3 die erfindungsgemäße Stumpfschweißnaht im Querschnitt,
Fig. 4 die Vorrichtung zur Herstellung der schlauchförmigen Verpackungshülle aus beidseitig beschichtetem Trägermaterial mit durchlaufend angeordneter Stumpfschweißnaht,
Fig. 5 eine Draufsicht auf den fertigverschweißten Verpakkungsschlauch am Ausschnitt A der Fig. 4 und
Fig. 6 die Schnittansicht durch die Herstellungsvorrichtung der Fig. 4.
Bei der irn folgenden nur beispielhaft angegebenen Verpackung sowohl nach dem Stand der Technik als auch gemäß der Erfindung wird davon ausgegangen, daß das Trägermaterial 1 eine beidseitig mit Polyäthylen beschichtete Papierbahn ist.
In den Fig. 1 bis 3 ist die Stumpfschweißnaht im Querschnitt gezeigt, wobei das Trägermaterial 1 teilweise abgebrochen dargestellt ist. Die bekannten Schweißverbindungen nach den Fig. 1 und 2 weisen zwei sich zum Teil überlappende Trägermaterialschichten auf, die dazwischen durch vorherige Erwärmung aneinandergeschweißt sind. Wie oben erwähnt, ist es bei der Ausführungsform nach Fig. 1 wesentlich, daß die freie Schmalkante des Trägermaterials hinreichend durch Kunststoff an der Stelle 2 beschichtet ist, damit nicht Flüssigkeit aus dem Inneren 3 des Schlauches in das Papier eindringt und die Verpackung undicht macht. Gemäß Fig. 2 ist auf eine gute Beschichtung mit Kunststoff an der Stelle 4 zu achten, weil die Zugkräfte in Richtung der mit ausgezogenen Linien gezeigten Teile sich hauptsächlich an dieser Stelle 4 konzentrieren und hier am ehesten die Gefahr einer Undichtigkeit entsteht. Die Zugfestigkeit der bekannten Schweißverbindungen ist in Richtung der mit ausgezogenen Linien gezeigten Pfeile erheblich geringer als in der mit gestrichelten Linien gezeigten Pfeile.
Fig. 3 zeigt dagegen im Querschnitt die Stumpfschweißstelle gemäß der Erfindung. Die zwei freien Kanten 5 und 6 des Trägermaterials 1 sind mit dem Doppel-T Stumpfschweißprofil 7 miteinander verbunden. Dieses Profil stellt die Stumpfschweißnaht dar. Die zwei Kanten 5 und 6 des Trägermaterials 1 liegen in der in Fig. 3 gezeigten fertigen Stumpfschweißnaht 7 in einem Abstand von etwa 1 mm.
Selbstverständlich sind hier Abweichungen möglich, dies heißt, der Abstand kann auch 0,5 bis 1,5 mm betragen. Bei besonderen Ausführungsformen können die beiden Kanten auch ganz aneinanderliegen, so daß nahezu kein Polyäthylen dazwischen angeordnet ist. Dennoch kann man dann von einer Stumpfschweißnaht sprechen, weil die schmalen Kanten stumpf aneinandergesetzt sind. Die Randbereiche außen und innen am 60 Trägermaterial 1 sind fest mit dem Polyäthylen der Schweißnaht 7 zu einer Einheit verbunden, so daß absolute Dichtigkeit gewährleistet ist. Während in Fig. 3 ein Doppel-T-Profil gezeigt ist, sind selbstverständlich auch andere Profilarten, beispielsweise die eines einfachen T oder ähnlich möglich. Andererseits ist es nicht notwendig, daß die Stumpfschweißnaht ein exaktes Profil bildet, vielmehr kann das Polyäthylenmaterial seitlich verfließend und stetig übergehend - ohne Kanten - aufgebrachtsein.
Aus der in Fig. 4 dargestellten Vorrichtung zur Herstellung einer aus einem kontinuierlichen Schlauch gefertigten Verpackung geht schematisch die kontinuierliche Arbeitsweise hervor. Die oben erwähnte Einrichtung zur Faltung einer Trägerbahn in Schlauchform ist nicht gezeigt, weil diese in der Verpackungsindustrie üblich und bekannt sind. Aus diesem Grunde ist ohne weiteres vorstellbar, wie der oberhalb der in Fig. 4 gezeigten Walzen 10 und 11 offene Papierschlauch unter den Walzen geschlossen ist. Eine Draufsicht von links auf den Schlauch der Fig. 4 ist in Fig. 5 gezeigt, wobei das Trägermaterial an allen vier Seiten abgebrochen dargestellt ist. Man erkennt, daß die aus einem solchen Schlauch hergestellte Verpackung eine über die ganze Höhe ihrer Seitenwand verlaufende Stumpfschweißnaht 7 hat.
Die zwei Walzen 10 und 11 nach Fig. 4 haben parallel zueinander angeordnete Drehachsen 12 und 13 und sind als Hohlwalzen ausgebildet. Wie durch die Pfeile 14 angedeutet, sind sie gegenläufig angetrieben. In Fig. 6 sind Zu- und Abflußleitungen 15 und 16 gezeigt, durch die Kühlflüssigkeit 17 in den Innenraum der hohlen Walzen 10 und 11 geleitet wird. Aus dem im Dorn 18 angeordneten Füllrohr 19 wird das Granulat in den Extruder 20 geführt, dort verflüssigt und durch die Schnecke 21 in das Füllrohr 22 gedrückt. Die Austrittsöffnung 23 des Extruders 20 befindet sich in Laufrichtung der Trägermaterialbahn 1 gesehen, unmittelbar vor den Walzen 10 und 11. An der in Fig. 6 mit 25 bezeichneten Stelle wird das flüssige Polyäthylen zwischen und um die freien Kanten der miteinander zu verschweißenden freien Enden der Trägerbahn 1 gedrückt. Die in den Walzen 10 und 11 angeordneten Nuten 26 sorgen für die Formung des zerfließenden Polyäthylens zu dem gewünschten Profil, wobei der Kunststoff gleichzeitig gekühlt und ausgehärtet wird.
Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform ist es denkbar, daß das Trägermaterial 1 um den Dorn, in dem die eine Walze und auch der Extruder 20 angeordnet sind, herumgeführt wird, um so den oben beschriebenen Schlauch für die Flüssigkeitsverpackung zu bilden.
Bei einer besonderen Ausführungsform ähnlich der in Fig. 6 dargestellten Anlage kann auch ein Füllrohr für die in den Verpackungsschlauch einzugebende Flüssigkeit in dem Dorn 18 etwa in der Gestalt des Füllrohres 19 angeordnet sein. Auf diese Weise ergibt sich eine besonders kompakte Maschine, in der nicht nur die Trägermaterialbahn zu einem Schlauch geformt und durch Stumpfschweißung abgedichtet, sondern auch unmittelbar darunter mit Flüssigkeit gefüllt wird.

Claims

1. Verpackung für Flüssigkeiten aus Karton oder Papier als Trägermaterial für die Verpackung, die mindestens auf ihrer Innenseite flüssigkeitsundurchlässig ist und im wesentlichen aus einer schlauchförmigen Verpackungshülle besteht, die durch Verbinden zweier Seitenkanten des Trägermaterials mittels einer Stumpfschweißnaht über die ganze Länge der Seitenkanten entstanden ist, wobei die offenen Schlauchenden der Verpackung jeweils zusammengedrückt und durch Querschweißnähte verschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Sturnpfschweißnaht (7) im Querschnitt gesehen ein sich über die inneren und äußeren Randbereiche der freien Endkanten (5, 6) hinaus erstrekkendes Profil aufweist.

2. Verpackung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Kanten (5, 6) des Trägermaterials (1) in der fertigen Stumpfschweißnaht (7) in einem Abstand von etwa 1 mm liegen.

3. Vorrichtung zur Herstellung der schlauchförmigen Verpackungshülle nach Anspruch 1 oder 2, bestehend aus einer Transporteinrichtung zur Zuführung der Trägerbahn, welche durch zwei gegenläufig angetriebene Walzen mit parallelen Drehachsen gebildet ist, aus einer Einrichtung zur Faltung einer Trägerbahn zu einem die eine Walze umgreifenden Schlauch, wobei die freien Endkanten der Trägerbahn im Bereich der Walzen geführt werden, und einer die Trägerbahn im Bereich deren freier Endkanten verschweißenden Einrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzen (10, 11) als außenprofilierte Hohlwalzen ausgebildet sind, deren Innenraum mit Zu- und Abflußleitungen (15, 16) für Kühlflüssigkeit versehen ist, und daß die Austrittsöffnung (23) eines flüssigen Kunststoff liefernden Extruders (20) in den Einzugsspalt der Walzen (10, 11) einmündet, in dem die freien Endkanten (5, 6) der Trägerbahn (1) einander in geringern Abstand gegenüberstehend geführt sind.