DE60000684T2 - Verfahren zum herstellen einer wasserlöslichen verpackung - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer warmgeformten oder tief gezogenen Verpackung von der Art, umfassend die Schritte Platzieren einer ersten Lage aus umformbarer Folie über einem Umformgesenk mit einer Vertiefung, Formen der Folie in die Vertiefung, um dadurch ein Nest in der Folie zu bilden. Platzieren einer Zusammensetzung in dem derart gebildeten Nest, und Schweißen einer zweiten Folienlage über das Nest, um die Verpackung zu verschließen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein solches Verfahren zur Herstellung einer wasserlöslichen Verpackung, die eine Detergens- oder Waschmittelzusammensetzung enthält.
• Detergens- oder Waschmittelzusammensetzungen zum Waschen von Wäsche in einer Maschine werden in vielen Formen geliefert. Wahrscheinlich die am weitesten verbreitete Form von Waschmittel für Wäsche ist Waschpulver oder -granulat. Ein Problem bei der Verwendung dieser Waschmittelformen besteht darin, dass das Produkt in einer solchen Weise in die Maschine dosiert werden muss, dass das Waschmittel schnell und gründlich im Waschwasser der Maschine aufgelöst wird, ohne dass es in fester Form mit der Wäsche in Berührung kommt. Diesbezüglich sind viele Dosier Vorrichtungen vorgeschlagen worden, die dieses Problem bewältigen. Eine solche Vorrichtung, die in den Europäischen Patenten Nr. 0 343 070 und 343 069 offenbart ist, lehrt die Verwendung eines flexiblen Gewebestrumpfs, der das partikelförmige Waschmittel in der Maschine hält, wobei das Gewebe des Strumpfs für Wasser durchlässig ist, so dass es gestattet, dass Wasser in den Strumpf eintritt und das Waschmittel in Form einer wässrigen Lösung durch die Gewebewände hindurch aus dem Strumpf heraus mitführt. Vor noch nicht so langer Zeit sind Detergens- oder Waschmittel- Einheitsdosisformen in Form von zusammengepressten Detergens- oder Waschpulvertabletten vorgeschlagen worden. Ein Problem, auf das man bei der Bereitstellung von Detergens- oder Waschmitteltabletten trifft, besteht darin, dass die Tabletten fest genug sein müssen, um Lagerung und Transport auszuhalten, jedoch schwach genug, um in der Waschmaschine schnell zu zerfallen und sich aufzulösen. Ein weiteres Problem ist die Notwendigkeit, ein "Festsetzen" der Tabletten in der Einfüllöffnung und zwischen den Trommeln von herkömmlichen Waschmaschinen zu verhindern. Diese Probleme sind neuerdings durch die Bereitstellung von Detergens- oder Waschmitteltabletten überwunden worden, die spezifische chemische Zersetzungsmittel auf weisen, welche einen schnellen Zerfall der Tabletten in der wässrigen Umgebung der Waschmaschine ermöglichen, sowie durch die Bereitstellung von lose passenden Netzbeuteln, die einen Tablettenzerfall fördern und ein "Festsetzen" verhindern. Da jedoch viele der augenblicklichen Detergens- oder Waschmitteltabletten Bleichmittel und andere ätzende oder reizende Substanzen enthalten, bleibt das Problem einer Handhabung der Tabletten.
• Die Bereitstellung von Detergenszusammensetzungen in wasserlöslichen Folien ist bereits seit einiger Zeit bekannt gewesen. Die meisten der Dokumente, die sich auf diesen Gegenstand beziehen, beschreiben wasserlösliche Folienumhüllungen, die unter Verwendung einer vertikalen Formen-Füllen-Verschließen-(vertical form-fill-seal = VFFS), Strecke gebildet werden. Ein Problem bei Umhüllungen, die unter Verwendung dieses VFFS-Verfahrens hergestellt worden sind, besteht darin, dass die resultierenden Umhüllungen infolge der Vorgaben des Verfahrens Schweißnähte aufweisen, die dort, wo sich die Schweißnähte an Ecken überlappen, definierte Schwachstellen beinhalten. Dies führt zu Umhüllungen, die durch beim Transport erlittene Schläge oder Stöße leicht verdorben werden. In einem Versuch, die mit derartigen VFFS-Umhüllungen verbundenen Probleme zu bewältigen, beschreibt die europäische Patentanmeldung Nr. 0 608 910 warmgeformte oder tief gezogene wasserlösliche Verpackungen der oben erwähnten Art für Pestizidzusammensetzungen, welche Verpackungen eine Schweißnaht enthalten, die keine winkelförmigen Schnittpunkte mit sich selbst aufweist. Während diese Beschreibung zwar eine Teillösung für das Problem von schwachen Schweißnähten liefert, führt das Warmformen oder Tiefziehen von wasserlöslichen Folien dazu, dass Verpackungen gebildet werden, die viele andere Schwachpunkte auf weisen. Außerdem werden die gebildeten Verpackungen durch das Verpacken und den Transport von derartigen Verpackungen beträchtlichen Schlag- oder Stoßkräften ausgesetzt.
• Es ist ein Ziel der Erfindung, mindestes einige der obigen Probleme zu bewältigen.
Feststellungen der Erfindung
• Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung einer warmgeformten oder tiefgezogenen Verpackung der oben erwähnten Art bereitgestellt, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass die oder jede Vertiefung im Umformgesenk einen gekrümmten oder gebogenen Rand aufweist, wobei mindestens ein Teil des gekrümmten Randes aus einem Material gebildet ist, das weniger hart und verformbarer als das Material der Vertiefung ist. Idealerweise umfasst mindestens ein Teil des gekrümmten Randes ein elastisch verformbares Material. Allgemein wird ein überwiegender Teil und am besten die Gesamtheit des gekrümmten Randes von einem elastisch verformbaren Material gebildet. Bei einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der gekrümmte Rand eine ringförmige Dichtung aus elastisch verformbarem Material, welche Dichtung in einer Umfangsnut um die oder jede Vertiefung herum angebracht ist. In einem solchen Fall sollte die Dichtung derart bemessen sein, dass nach der Anbringung in der Nut eine freiliegende Oberfläche der Dichtung mit einer Oberfläche der Vertiefung bündig sein sollte.
• Bei einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die oder jede Vertiefung von einem erhöhten oder erhabenen Flansch umgeben, wobei mindestens ein Teil und idealerweise der größte Teil des erhöhten Flanschs oder der gesamte erhöhte Flansch elastisch verformbares Material umfasst. In einem solchen Fall sind der gekrümmte Rand und der Flansch vorzugsweise als Einheit ausgebildet. So umfasst eine einzige Dichtung vorzugsweise den gekrümmten Rand und den Flansch. Bei einer Ausführungsform der Erfindung liegt ein Verhältnis einer Breite des Flanschs zu einem kleineren Durchmesser der Vertiefung zwischen 1 : 50 und 1 : 10 und beträgt vorzugsweise etwa 1 : 12.
• Das elastisch verformbare Material ist vorzugsweise Silikonkautschuk, jedoch kann anderes geeignetes Material, das dieselbe Aufgabe erfüllt, in Betracht gezogen werden.
• Beim Warmform- oder Tiefziehschritt des Verfahrens der Erfindung wird die Folie mittels einer Heizplatte erwärmt. Diese kann eben sein, weist jedoch vorzugsweise mindestens eine konkave Mulde auf, die im Gebrauch über der mindestens einen Vertiefung liegt, wobei der Erwärmungsschritt den Schritt einschließt, dass die Folie in innigen Kontakt mit der oder jeder Mulde gebracht wird. Die Verwendung einer Heizplatte mit konkaven Mulden trägt dazu bei, sicherzustellen, dass die Folie, wenn sie erwärmt wird, gleichförmig warmgeformt oder tief gezogen wird, was zu einer Verpackung mit weniger Schwachstellen führt.
• Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird ein inniger Kontakt zwischen der Folie und der konkaven Mulde erreicht, indem zwischen der Mulde und der Folie ein Unterdruck angelegt wird. Diesbezüglich kann die Mulde Öffnungen enthalten, durch die der Unterdruck angelegt werden kann. Alternativ kann die Heizplatte ein poröses Material umfassen. Wenn auf diese Weise ein Unterdruck angelegt wird, sollte der Unterdruck idealerweise einen Druck von bis zu 1 bar umfassen und vorzugsweise kleiner als 0,6 bar sein. Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung wird die Folie in innigen Kontakt mit der konkaven Mulde gezwungen, indem man Luft dagegen bläst. Typischerweise wird der Druck der Blasluft kleiner sein als 5 bar, vorzugsweise kleiner als 3 bar. Die Heizplatte weist vorzugsweise eine Temperatur im Bereich von 100 bis 120ºC auf, die idealerweise ungefähr 110ºC beträgt. Obwohl die Zeit, während der die Folie im Kontakt mit der Heizplatte steht, in großem Maße von der Art der verwendeten Folie und der Temperatur der Heizplatte abhängt, sollte die Zeitdauer des Kontakts zwischen der Folie und der Platte im Bereich von 0,1 bis 5 Sekunden, vorzugsweise 0,5 bis 1 Sekunde liegen und idealerweise ungefähr 700 Millisekunden betragen.
• Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die Folie eine wasserlösliche Folie. Idealerweise enthält die Verpackung eine Flüssigkeit, ein Gel oder eine andere Art von fließender Zusammensetzung. Vorzugsweise umfasst die Flüssigkeit ein Detergens oder Waschmittel oder irgendeine andere Art von aktivem Mittel, das beim Waschen von Wäsche oder Geschirr in einer Maschine benutzt wird. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung enthält die Verpackung eine Bade- oder Duschgelzusammensetzung oder irgendeine andere Art von Körperpflegezusammensetzung.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
• Die Erfindung wird aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform derselben deutlicher verständlich, die nur anhand eines Beispiels angegeben ist, unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen, in denen:
• Fig. 1 eine Schnittansicht ist, die Teile eines Umformgesenks und einer Heizplatte zur Verwendung mit dem Verfahren der Erfindung veranschaulicht;
• Fig. 2 eine ausführliche Schnittansicht einer konkaven Mulde aus Fig. 1 ist; und
• Fig. 3 eine ausführliche Schnittansicht eines Randes einer Umformvertiefung gemäß der Erfindung ist.
BEISPIEL
• In diesem Beispiel wird ein Warmform- oder Tiefziehverfahren beschrieben, bei dem eine Reihe von erfindungsgemäßen Verpackungen aus einer Lage wasserlöslichem Material, nämlich Polyvinylalkohol, erzeugt wird, der unter der Bezeichnung CC8534 von Chris Craft geliefert wird. Diesbezüglich werden in der Lage Nester gebildet, wobei ein Umformgesenk benutzt wird, das eine Mehrzahl von Vertiefungen aufweist, mit Abmessungen, die allgemein den Abmessungen der zu erzeugenden Verpackungen entsprechen. Weiter wird eine einzelne Heizplatte benutzt, um die Folie für sämtliche der Vertiefungen umzuformen, und in derselben Weise wird eine einzelne Versiegelungsplatte beschrieben.
• Eine erste Lage Polyvinylalkoholfolie wird über ein Umformgesenk gezogen, so dass die Folie über der Mehrzahl von Umformvertiefungen im Gesenk platziert ist, deren Einzelheiten unten ausführlicher beschrieben werden. Um die Festigkeit der Verpackung zu maximieren, wird die Folie in einer falten- oder knickfreien Form und mit minimaler Zugspannung zum Umformgesenk zugestellt.
• Beim Umformschritt, und Bezug nehmend auf die Fig. 1 und 2, wird die Folie ungefähr 700 Mikrosekunden lang auf 110ºC erwärmt. Um die Folie zu erwärmen, wird eine Heizplatte 1 benutzt, welche Platte so angeordnet wird, dass sie über dem Umformgesenk 2 liegt. Die Platte enthält eine Mehrzahl von konkaven Mulden 3 (von denen nur eine dargestellt ist), die der Vertiefung 4 auf dem Umformgesenk 2 entsprechen. Jede konkave Mulde ist allgemein kreisförmig, mit einem Durchmesser von ungefähr 50 mm und einer Tiefe von etwa 5 mm. Ein Rand 5 der Vertiefung 3 ist gerundet, wie auch die Basis 6, wobei der Radius der Basis etwa 50 mm und der Radius des Randes etwa 30 mm beträgt. Während dieses Vorheizschritts wird durch die Vorheizplatte hindurch ein Unterdruck angelegt, um einen innigen Kontakt zwischen der Folie und der Vorheizplatte 1 sicherzustellen, wobei dieser innige Kontakt sicherstellt, dass die Folie gleichmäßig und gleichförmig erwärmt wird (das Ausmaß des Unterdrucks ist von den Warmform- oder Tiefziehbedingungen und der Art der verwendeten Folie abhängig, jedoch hat man im vorliegenden Zusammenhang gefunden, dass ein Unterdruck von weniger als 0,6 bar geeignet war). Eine ungleichförmige Erwärmung führt dazu, dass eine gebildete Verpackung Schwachstellen aufweist. Als Alternative, oder zusätzlich zum Unterdruck, ist es möglich, Luft gegen die Folie zu blasen, um sie in innigen Kontakt mit der Vorheizplatte zu zwingen. In solchen Fällen sollte die Luft mit einem Druck von weniger als 3 bar geblasen werden.
• Die warmgeformte oder tief gezogene Folie wird dann in die Vertiefungen geformt, wobei eine Mehrzahl von Nestern gebildet wird, die, sobald sie gebildet worden sind, durch das Anlegen eines Unterdrucks durch die Wände der Vertiefungen hindurch in ihrer warmgeformten oder tiefgezogenen Ausrichtung gehalten werden. Dieser Unterdruck wird zumindest so lange aufrechterhalten, bis die Verpackungen zugeschweißt oder versiegelt sind. Sobald die Nester gebildet sind und durch den Unterdruck in ihrer Lage gehalten werden, wird die Zusammensetzung, in diesem Fall ein flüssiges Detergens oder Waschmittel, in jedes der Nester zugegeben. Eine zweite Lage Polyvinylalkoholfolie wird dann über die erste Lage gelegt, wobei sie die gefüllten Nester bedeckt, und unter Verwendung einer Heizplatte damit verschweißt oder wärmeversiegelt. In diesem Fall wird die Schweiß- oder Wärmeversiegelungsplatte, die eben ist, mit einer Temperatur von etwa 140 bis 160ºC betrieben und tritt 1 bis 2 Sekunden lang und mit einer Kraft von 8 bis 30 kg/cm², vorzugsweise 10 bis 20 kg/cm² mit den Folien in Kontakt.
• Im einzelnen, und Bezug nehmend auf Fig. 3, ist jede Vertiefung 4 allgemein kuppelförmig, wobei sie einen gekrümmten oder gebogenen Rand 10 mit einem Krümmungsradius aufweist. Ein erhöhter Flansch 11 umgibt jede Vertiefung, um sicherzustellen, dass die Folien entlang des Flanschs zusammengeschweißt werden, um eine durchgehende Schweißnaht zu bilden. Der gerundete Rand 10 und der erhöhte Flansch 11 werden bei dieser Ausführungsform beide von einer elastisch verformbaren Silikonkautschukdichtung 12 gebildet. Dies führt dazu, dass am inneren Rand des Verschlussflanschs eine geringere Kraft aufgebracht wird, um wärme-/druckbedingte Schäden an der Folie zu vermeiden.
• Sobald sie einmal verschweißt oder versiegelt sind, werden die gebildeten Verpackungen unter Verwendung von Schneideinrichtungen von der Folienlagenbahn getrennt. In diesem Stadium ist es möglich, den am Gesenk angelegten Unterdruck zu entlasten und die gebildeten Verpackungen aus dem Umformgesenk auszustoßen. Auf diese Weise werden die Verpackungen geformt, gefüllt und verschlossen, während sie im Umformgesenk sitzen. Zusätzlich können sie auch geschnitten werden, während sie sich im Umformgesenk befinden.
• Während der Schritte Formen, Befüllen und Verschließen des Verfahrens wird die relative Feuchte der Atmosphäre auf ca. 50% eingestellt. Dies wird gemacht, um die Wärmeversiegelungseigenschaften der Folie zu bewahren. Bei der Handhabung von dünneren Folien kann es notwendig sein, die relative Feuchte zu verringern, um sicherzustellen, dass die Folien einen verhältnismäßig geringen Grad an Erweichung besitzen und als solches dazu neigen, steifer zu sein, was zu einer leichteren Handhabung führt. Die tatsächliche spezifische relative Feuchte der Atmosphäre, die benötigt wird, wird entsprechend der Temperatur der Umgebung und der Art der verwendeten Folie variieren, jedoch sollte für Temperaturen im Bereich von 20ºC die relative Feuchte je nach Dicke und Elastizität der Folie im Bereich von 30 bis 50% liegen.
• Die Erfindung ist nicht auf die zuvor beschriebene Ausführungsform beschränkt, die sowohl bezüglich Aufbau, Einzelheiten und Verfahrensschritten verändert werden kann, ohne vom Verfahren der Erfindung abzuweichen.

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung einer warmgeformten oder tief gezogenen Verpackung, umfassend die Schritte:

Platzieren einer ersten Folienlage über einem Umformgesenk (2), das mindestens eine Vertiefung (4) aufweist; Erwärmen der Folie;

Formen der Folie in die mindestens eine Vertiefung (4), wodurch in der Folie mindestens ein Nest gebildet wird; Platzieren einer Zusammensetzung in dem mindestens einen gebildeten Nest; und

Schweißen einer zweiten Folienlage über das mindestens eine gebildete Nest, um mindestens eine geschlossene Verpackung zu erzeugen,

dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Vertiefung (4) im Umformgesenk (2) einen gekrümmten Rand (10) aufweist, wobei mindestens ein Teil des gekrümmten Randes aus einem elastisch verformbaren Material (12) gebildet ist, über das die Folie in die Vertiefung geformt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein überwiegender Teil des gekrümmten Randes (10) von einem elastisch verformbaren Material (12) gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der gekrümmte Rand (10) eine ringförmige Dichtung von elastisch verformbarem Material (12) umfasst, welche Dichtung in einer Umfangsnut um die oder jede Vertiefung herum angebracht ist.

4. Verfahren nach einem vorangehenden Anspruch, bei dem das elastisch verformbare Material (12) Silikonkautschuk umfasst.

5. Verfahren nach einem vorangehenden Anspruch, bei dem die oder jede Vertiefung (4) von einem erhöhten Flansch (11) umgeben ist, wobei mindestens ein Teil des erhöhten Flanschs (11) elastisch verformbares Material (12) umfasst.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem eine überwiegende Menge des erhöhten Flanschs (11) elastisch verformbares Material (12) umfasst.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, bei dem ein Verhältnis einer Breite des Flanschs (11) zu einem kleineren Durchmesser der Vertiefung (4) zwischen 1 : 50 und 1 : 10, vorzugsweise etwa 1 : 12 beträgt.