-
Die vorliegende Erfindung betrifft einen fluid- und diffusionsdichten, deformierbaren Produktverpackungsbeutel aus heißsiegelfähiger oder schweißbarer Kunststofffolie zum Bevorraten eines flüssigen oder pastösen Füllguts („Fluid“) mit Formprägung in besonderer Geometrie an den Enden. Dadurch kann ohne weitere Hilfsmittel nur durch Druckauftrag das Öffnen des Produktverpackungsbeutels und einen stabilen, dosierbar austretenden Fluidstrahl bewirkt werden. Desweiteren wird eine Vorrichtung zum Versiegeln der Kunststofffolie und Einpressen dieser Formprägungen vorgestellt.
-
Flüssigkeits- und diffusionsdichte und elastische Produktverpackungsbeutel aus heißsiegelfähiger oder schweißbarer Kunststofffolie zur verlustfreien Langzeitlagerung sind hinlänglich bekannt. Die Einsatzgebiete sind sehr vielfältig. Die Produktverpackungsbeutel können etwa Fluide bevorraten, die verzehrfertige Nahrungsmittel sind oder zur Zubereitung von Getränken und anderen Nahrungsmitteln dienen. Das Anwendungsspektrum umfasst ebenso medizinische und pharmazeutische Flüssigkeiten wie Medikamente oder sterile pharmazeutische Hilfsmittel unterschiedlicher Konsistenz. In Betracht kommen auch kosmetische und dermatologische Fluide unterschiedlicher Konsistenz. Ebenso können Fluide aufgenommen werden, die sicher vor verfrühtem Luftkontakt geschützt oder später mit anderen Substanzen vermengt werden sollen, wie zum Beispiel Klebstoffe, Farben, Lacke, Harze, Silikone oder dergleichen. Bei solchen Produktverpackungsbeuteln handelt es sich beispielsweise um Standbodenbeutel oder Schlauchbeutel (auch „Stickpacks“ genannt).
-
Diese werden durch vollautomatische Form-, Füll- und Verschließmaschinen gefertigt. In einer Folge von Einzeloperationen wird dazu Kunststofffolie von einer Rolle abgezogen, zu einem Schlauch geformt und längs geschweißt oder -gesiegelt, gefüllt, quergeschweißt oder -gesiegelt und vom Folienstrang abgetrennt. Bekannt sind unter den Begriffen „Impulsschweißen“, „Impulssiegeln“, „Heißsiegeln“ oder „Ultraschallsiegeln“ bzw. „Ultraschallschweißen“ auch Verfahren (etwa
EP 0.630.738 A2 ) zum Herstellen von Nähten an Folienbeuteln, bei dem die Nahtzone einem vorbestimmten Preßdruck durch eine Siegelbacke ausgesetzt wird. Dabei kann die Nahtzone mittels eines elektrischen Heizelements während einer vorbestimmten Zeitdauer eine begrenzte Wärmezufuhr erhalten um auf eine vorgesehene Schweißtemperatur erhitzt und nachfolgend bei Aufrechterhaltung des Preßdrucks abgekühlt zu werden. Nach einer solchen Versiegelung kann das Fluid nicht aus dem Produktverpackungsbeutel austreten und - umgekehrt - ist auch eine Kontamination des Produkts ausgeschlossen.
-
Zum Öffnen der resultierenden Produktverpackungsbeutel sind bisher insbesondere nachfolgende Methoden bekannt:
- Das Öffnen erfolgt etwa mittels eines integrierten Ausfüllstutzens, Auslassventils oder Ausgießelements mit einem Verschluss, etwa einem Schraubverschluss. Die Ausfüllstutzen, Ausflusstüllen, Auslassventile oder andere Ausgießelemente werden als integrierte Röhren und Verschlüsse in den Produktverpackungsbeutel durch Verkleben oder Verschweißen eingebracht. Solche Produktverpackungsbeutel sind etwa aus EP 0 989 069 A2 und DE 10 2010 014 481 A1 bekannt.
-
Alternativ wird vorgesehen, dass das Öffnen solcher Produktverpackungsbeutel durch Aufschneiden oder Aufreißen entlang einer fluiddichten Siegel- oder Peel-Naht erfolgt. Dies wird durch Perforation des Produktverpackungsbeutels an einer Sollbruchstelle ermöglicht.
-
Ferner kann ein Produktverpackungsbeutel durch Zusammenpressen geöffnet werden, indem der dadurch entstehende Innendruck auf eine Sollbruchstelle konzentriert wird. In
DE 10 2012 222 719 A1 wird etwa beschrieben, wie eine Kraft auf einen Teilbereich eines Folienbeutels aufgebracht wird, bis eine Sollbruchstelle des Folienbeutels aufgrund des Innendrucks zerreißt, um den Folienbeutel zu öffnen. Die Sollbruchstelle ist dort aus der Folie ausgebildet und fluiddicht und wird zerstört, wenn der Fluiddruck größer als der Grenzwert ist.
-
In
DE 10 2011 011 883 B4 wird ferner eine Siegelkante mit nach innen gerichtetem V-förmigen Verlauf beschrieben. Der Scheitelpunkt dieses trichterförmigen Verlaufs bildet die irreversibel zerstörbare Sollbruchstelle. Denn dieser Scheitelpunkt hat sich als der Punkt herausgestellt, der bei Auftrag von Druck auf den Beutel am leichtesten aufbricht (etwa
DE 202 09 034 U1 ). Die Ausgestaltung der Sollbruchstelle in Form einer Spitze ist deshalb besonders vorteilhaft, da die Druckkräfte, die bei einem Zusammendrücken auf die Spitze einwirken, so dass der Druck sich an der Spitze konzentriert. Je stumpfer der Außenwinkel an der Spitze ist, desto höher ist der erforderliche Druck, um die Siegelung aufzubrechen. Umgekehrt ist der erforderliche Druck zum Aufbrechen der Siegelung umso geringer, je spitzer der Winkel ist.
-
Die bisherigen Möglichkeiten einer kontrollierten Öffnung und dosierten und gezielten Abgabe eines Fluids aus Produktverpackungsbeuteln nach vorgenannten Öffnungsmethoden lassen derzeit zu wünschen übrig. Ein kontrolliertes Öffnen und Dosieren des in einem Produktverpackungsbeutel bevorrateten Fluids ist bisher nur durch Öffnen eines Schraubverschlusses, Ausfüllstutzens, Ausgießers oder Auslassventils möglich (etwa
DE 100 22 460 B4 2004.07.08;
DE 10 2011 011 883 B4 2015.09.03 oder
EP 1 737 752 B1 ). Dies setzt jedoch voraus, dass ein solches Element zuvor durch Einschweißen o.ä. in den Produktverpackungsbeutel integriert wird, was die Herstellung solcher Beutel komplexer gestaltet und damit einen Kostenfaktor darstellt und zusätzlichen Abfall generiert. Durch Aufschneiden eines Produktverpackungsbeutels entlang einer vorgezeichneten Linie oder Aufreißen einer sog. Peel-Naht ist eine dosierte Abgabe des Fluids nicht möglich. Ein Öffnungsschnitt müsste dazu exakt entlang einer vorgezeichneten Linie ausgeführt werden, da sonst der Ausfluss an einer oder mehreren Stellen erfolgt und keine dosierte Abgabe des Fluids möglich ist. Beim Einreißen entsteht naturgemäß eine unregelmäßige Öffnung mit Graten und Vorsprüngen. Dadurch tritt das Fluid in Menge und Richtung unkontrolliert aus. Dies ist selbst dann der Fall, wenn der Produktverpackungsbeutel so geformt ist, dass sich die Öffnungsstelle an einem abgesetzten, schmalen Ende des Produktverpackungsbeutels befindet. Selbst wenn Heißsiegelnähte langsam und sorgfältig mit der Hand auseinander gezogen werden, ist ohne weitere Hilfsmittel keine Dosierung möglich, da die Größe der Öffnung nicht kontrollierbar ist.
-
In jedem Fall besteht bei den vorgenannten Öffnungsmöglichkeiten der große Nachteil, dass ein zweiter mechanischer Arbeitsschritt zur Öffnung notwendig ist. Selbst wenn zum Öffnen über einen Schraubverschluss oder durch Aufreißen an einer Peel-Naht keine Schere oder andere Werkzeuge benötigt wird um den Austritt des Fluids aus dem Produktverpackungsbeutel zu initiieren, müssen gleichwohl beide Hände einsetzt werden. Für eine Person, die während einer anderen, fordernden Tätigkeit das Fluid anwenden muss - etwa Sportler, Ärzte, Pflegepersonal, zivile oder militärische Einsatzkräfte - stellt dies ein Hindernis dar, insbesondere in zeitkritischen Situationen. Soll der Produktverpackungsbeutel überdies in eine Apparatur eingelegt werden, um etwa das enthaltene Fluid mit einer anderen Flüssigkeit zu vermengen (etwa Getränkeautomat, medizinische oder labortechnische Geräte), muss der Produktverpackungsbeutel zuvor geöffnet werden. Damit wird der Packungsinhalt bereits vor seinem eigentlichen Einsatz Sauerstoff ausgesetzt und oxidiert. Überdies wird die Sterilbarriere vorzeitig durchbrochen und damit der ggf. sterile Inhalt einer Rekontaminationsgefahr ausgesetzt.
-
Durch das Aufbringen von Druck auf einen Produktverpackungsbeutel ist zwar nach bisherigem Stand der Technik eine Öffnung des Produktverpackungsbeutels an einer Sollbruchstelle möglich. Bei geringer Siegelnahtfestigkeit besteht dabei jedoch die Gefahr, dass die Beutel durch eine äußere Krafteinwirkung vorzeitig einreißen. Nachteilig bei den bisher vorgestellten Produktverpackungsbeuteln mit Sollbruchstelle ist jedenfalls, dass keine dosierte und gezielte Abgabe des Fluids ermöglicht wird. Denn durch den aufgetragenen Druck wird zwar erreicht, dass der Produktverpackungsbeutel sich öffnet. Sodann kommt es aber zu einem unkontrollierten Austritt des Fluids bei erheblicher Streubreite. Eine präzise Dosierung und gezielte Abgabe durch einen gleichmäßigen Fluidstrahl, etwa wenn im medizinischen Alltag ein Fluid gezielt appliziert werden muss, wird bisher nicht ermöglicht.
-
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannten Produktverpackungsbeutel einfach und kostengünstig dahingehend weiterzubilden, dass diese zur Aufnahme, Bevorraten flüssigen oder pastösen Füllguts („Fluid“) ohne integrierte Verschluss- und Ausgießelemente und ohne fremde Hilfsmittel, sondern nur unter pneumatischer oder mechanischer Druckeinwirkung, in genau vorherbestimmter Weise geöffnet werden kann. Nach Öffnung soll statt einer unkontrollierten Streubreite eine kontrollierbare, dosierbare und gezielte Abgabe des Beutelinhalts in Form eines kontinuierlichen Strahls ermöglicht werden.
-
Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die in marktgängige Folienschweißmaschinen eingesetzt werden kann um erfindungsgemäße Produktverpackungsbeutel in Serie fertigen zu können.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die bekannten Produktverpackungsbeutel für Fluide mit einer spezifischen Prägung versehen werden, welche in besonderer Geometrie eine Sollbruch- und Ausflussstelle definiert und dadurch einen Ventil- und Kanalisierungseffekt bewirkt. Zudem wird eine Vorrichtung in Form eines Heißprägedruckwerks (Siegelbacke) zum Herstellen eines fluidgefüllten Produktverpackungsbeutels mit vorgenannten Merkmalen vorgestellt. Die Erfindung nebst vorteilhaften Ausgestaltungen wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Die Zeichnungen zeigen:
- 1 ist eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Produktverpackungsbeutels und zeigt die Beutelform des Produktverpackungsbeutels, wenn dieser mit einem Fluid gefüllt ist.
- 2 ist eine Frontansicht des Produktverpackungsbeutels und zeigt die Beutelform des Produktverpackungsbeutels, wenn dieser mit einem Fluid gefüllt ist.
- 3 ist eine Draufsicht des Produktverpackungsbeutels und zeigt die Geometrie der Prägung, die insbesondere eine Sollbruchstelle 4 an der Innenseite einer Keilformation, einen anschließenden Ausflusskanal mit einer Sammelkammer 5 in Rautenform und eine siegelfreie Austrittsstelle 6 definiert.
- 4 ist eine dreidimensionale Darstellung des Produktverpackungsbeutels und zeigt das Beutelvolumen und die spezifischen Einprägungen.
- 5 ist eine Ausführung des Produktverpackungsbeutels bei dem der Ausflusskanal mit einer Sammelkammer 5 in Rautenform durch ein Verstärkungsdreieck 7 versteift ist.
- 6 ist eine dreidimensionale Darstellung der Ausführung nach 5 und zeigt das Beutelvolumen und die Prägung mit einem durch das Verstärkungsdreieck 7 versteiften Ausflusskanal mit einer Sammelkammer 5 in Rautenform.
- 7 ist eine Ausführung des Produktverpackungsbeutels bei welcher der Siegelsteg 2 mit einen Verstärkungsstreifen 8 versteift ist.
- 8 ist eine dreidimensionale Darstellung der Ausführung nach 7 und zeigt das Beutelvolumen und die Prägung mit einem durch einen Verstärkungsstreifen 8 versteiften Ausflusskanal mit einer Sammelkammer 5 in Rautenform.
- 9 ist eine Schräg- und Draufsicht auf eine Ausführung des Produktverpackungsbeutels, der durch eine Trennsiegelung in Blitzformation 10 mit Sollbruchstellen 11 in zwei Kammern unterteilt ist.
- 10 ist eine schematische Draufsicht des erfindungsgemäßen Heißprägedruckwerks („Siegelbacke“) für das Fertigungsverfahren des Produktverpackungsbeutels nach 1 bis 8 und zeigt eine Siegelbacke mit erfindungsspezifischen Einfräsungen (Siegelprofil).
- 11 ist eine dreidimensionale Schrägansicht der Siegelbacke nach 10, wobei die Einfräsungen in dieser Ausgangsvariante an alle Stellen über die gleiche Frästiefe verfügen.
- 12 ist eine schematische Seitenansicht der Siegelbacke in ihrer Ausgangsvariante.
- 13 ist eine schematische Frontansicht der Siegelbacke in ihrer Ausgangsvariante.
- 14 ist eine dreidimensionale Schrägansicht der Siegelbacke und zeigt das Siegelprofil in der bevorzugten Variante, wobei die Profilstellen, welche im Fertigungsverfahren die innere Seite der Keilformation und damit die Sollbruchstelle 4 des Produktverpackungsbeutels ausprägen, zu einem Tiefpunkt 18 hinlaufend ausgefräst sind.
- 15 ist eine eindimensionale Draufsicht der bevorzugten Variante (14) der Siegelbacke, wobei innerhalb der beiden mittleren Querstreifen die größte Frästiefe (Frästiefpunkt) 18 des Siegelprofils angezeigt wird.
- 16 ist eine Seitenansicht der bevorzugten Variante (14) der Siegelbacke und zeigt durch eine Einbuchtung die Stelle auf, an denen in der bevorzugten Variante die Ausfräsung des Siegelprofils zum Frästiefpunkt 18 hinlaufend vertieft ist.
- 17 ist eine dreidimensionale Schrägansicht der Siegelbacke in der bevorzugten Variante (14), wobei in dieser Ausführung die Profilstelle, welche die innere Seite der Keilformation und damit die Sollbruchstelle 4 des Produktverpackungsbeutels ausprägt, an den Außenseiten der Frästiefpunkte 18 zusätzlich mit zwei Lüftungslöchern 19 versehen ist.
- 18 ist eine schematische Seitenansicht der Siegelbacke in der Ausführung nach 17 und zeigt das Lüftungsloch 19 auf, welches auf beiden Seiten der Siegelbacke an den Außenseiten der Frästiefpunkte 18 eingebohrt ist.
- 19 ist eine dreidimensionale Schrägansicht, dass die Ausführung nach 17 dadurch variiert, dass die Lüftungslöcher horizontal zu einem Langloch 20 ausgeweitet sind um die Menge der zirkulierenden Kühlluft zu erhöhen.
- 20 ist eine schematische Seitenansicht der Ausführung nach 19 und zeigt die Form des Langlochs 20 auf, welches auf beiden Seiten der Siegelbacke an den Außenseiten der Frästiefpunkte 18 eingebohrt ist.
-
Der erfindungsgemäße Produktverpackungsbeutel weist mindestens folgende Merkmale auf:
-
Der Produktverpackungsbeutel besteht etwa aus Kunststoff- oder Metallfolie oder einer Mischung von Materialgattungen. Insbesondere kann der Produktverpackungsbeutel in unterschiedlichen Breiten, Lägen und Durchmessern aus verschiedenen Formulierungen heißsiegelfähiger oder schweißbarer diffusions- und migrationsdichte Duplex- oder Triplexverbundfolie bestehen. Je nach Auswahl der geeigneten Folien-Kombination kann der Produktverpackungsbeutel unterschiedliches Fluid aufnehmen und bevorraten. Die Schichten der Verbundfolie können etwa aus Polyvinylchlorid (PVC), Polyester (oPET), hydrophobiertem Papier, Zellglas, Polyethylen (PE), Polyamid (PA), Polypropylen (PP), Polyvinylchlorid (PVC). Die Schichten können etwa mit Aluminium, Kupfer oder Edelstahl metallisiert sein. Der Produktverpackungsbeutel ist gleichwohl deformierbar. Der Produktverpackungsbeutel ist zum einmaligen Gebrauch geeignet und ist in ungeöffneter Form fluid- und diffusionsdicht.
-
Der erfindungsgemäße Produktverpackungsbeutel kann aus zwei miteinander verbundenen Folienabschnitten oder aus einem Folienzuschnitt hergestellt sein. Entsprechend kann der Produktverpackungsbeutel als 4-Seiten-Randbeutel oder 3-Seiten-Randbeutel ausgestaltet sein. Die Nähte des Produktverpackungsbeutels können Schweiß-, Siegel-, oder Klebenähte sein.
-
Der Produktverpackungsbeutel kann mit einem unteren Standboden versehen werden. Ein Öffnungspfad und eine Ausflussstelle besteht bei dieser Ausgestaltung nur auf einer Seite des Produktverpackungsbeutels, nämlich der dem Standboden gegenüberliegenden Seite.
-
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist der Produktverpackungsbeutel aus einem Folienzuschnitt mit zwei End- und einer Längsnaht auf einer Bauchseite 9 als längsgesiegelter 3-Seiten-Randbeutel (3) in Form eines Kleinschlauchbeutels ohne Standboden ausgestaltet. Diese Ausformung von Vorderwand, Rückwand aus einem gemeinsamen Folienzuschnitt ohne Standboden erhöht die Funktionssicherheit, ist kompatibel zu marktgängige Füll- und Verpackungsmaschinen und minimiert die Anzahl der Arbeitsgänge im Herstellungsprozess. Der Produktverpackungsbeutel weist in dieser Ausführungsform nach Aufnahme des Fluids im Längsschnitt (1) und Querschnitt (Frontansicht in 2) eine bikonvexe Form 1 auf.
-
Ein wesentlicher Punkt der Erfindung liegt darin, dass der Produktverpackungsbeutel entlang der Schweiß-, Siegel-, oder Klebenaht an einem oder beiden Enden des Beutels eine keilförmige Prägung in besonderer Form und Struktur 3 aufweist, wobei die Keilspitze zum Inneren des Produktverpackungsbeutels weist. Entlang der Innenseite des Keils befinden sich Siegelstege 2. Die Siegelstege 2 bilden die fluid- und diffusionsdichte Naht aus und verschließen den Produktverpackungsbeutel damit. Gleichzeitig bilden die Siegelstege die Grundlage für den Öffnungspfad. Denn durch die erfindungsspezifische Prägeform und Winkel der Keilformation 3 wird bei Auftrag von Druck auf den Produktverpackungsbeutel eine spezifische Kerbwirkung hervorgerufen, die das Druckpotential des Beutels an den Innenseiten der Keilformation konzentriert. Obwohl der Siegelsteg den Inhalt des Beutels bei Lagerung und Handling sicher vor dem unplanmäßigen austreten bewahrt, bildet der Siegelsteg an dieser Stelle bei signifikantem Druckauftrag damit eine planmäßige Schwachstelle.
-
Das zum Bruch des Siegelsteges an der Sollbruchstelle 4 notwendige Druckpotential des Fluids kann durch mechanische oder pneumatische Kompression aktiviert werden. Dies kann etwa durch Zusammenpressen des Produktverpackungsbeutels durch den Nutzer mit der bloßen Hand erfolgen. Das Druckpotential des Fluids kann ebenso durch Druckstempel, eine Presse oder in einer Kompressionskammer erfolgen. Diese können manuell oder maschinell betätigt werden. In jedem Fall wird der Innendruck des Fluids durch die ausgelösten Zugkräfte an der Keilspitze konzentriert und damit an dieser Stelle so erhöht, dass durch im Herstellungsverfahren eingesetzte Vorrichtungen eine genauer justierbare Druckschwelle überschritten wird und in der Folge der Siegelsteg an der Sollbruchstelle 4 aufbricht, ohne dass der Produktverpackungsbeutel sich an anderer Stelle öffnet. Weist der Produktverpackungsbeutel an beiden Enden Sollbruchstellen und einen Öffnungspfad auf, wird ein Ende vom Nutzer oder mittels einer maschinellen Vorrichtung umgeschlagen, so dass die Sollbruchstelle nur an einer Seite des Produktverpackungsbeutels ihre Wirkung entfalten kann.
-
Ein weiterer wesentlicher Punkt der Erfindung liegt darin, dass das Fluid nach Durchbruch an der Sollbruchstelle nicht unmittelbar austritt, sondern zunächst in einen weitergehenden, durch Prägung vordefinierten Austrittskanal mit Sammelkammer in Rautenform 5 injiziert wird. Je nach Viskosität des Fluids und gewünschter Stärke des Fluidstrahls kann die Formgebung der Sammelkammer variiert werden.
-
Durch den engen Öffnungspfad an der Sollbruchstelle 4 und den anschließend geweiteten Raum in der Sammelkammer 5 und die sich an ihrem Ende abschließende, ebenfalls verengte Austrittstelle 6 stellt sich folgender Düseneffekt ein: Die Geschwindigkeit des Fluids ist an der Sollbruchstelle zunächst am größten, da an dem dort entstandenen Öffnungspfad der Querschnitt des Beutels im Verhältnis zur Umgebung am kleinsten ist (sog. Venturi-Effekt). Nach Eintritt des Fluids in die durch die Rautenform geweitete Sammelkammer kommt es sodann zu einem starken Druckabfall. Durch das fortlaufend nachschießende Fluid kommt es zur Rotation in der Sammelkammer. Die resultierende Zentrifugalkraft erhöht die Umlaufgeschwindigkeit des Fluids, dass sodann und mit erhöhter Austrittsgeschwindigkeit an der eingeprägten Austrittsstelle 6 herausgeschleudert wird. Durch die erhöhte Austrittsgeschwindigkeit an der durch Prägung definierten Austrittsstelle 6 wird die Stabilität des Auslassstrahls erhöht. In Kombination mit der erfindungsspezifischen Geometrie der davor angesiedelten, keilförmigen Prägung 3 sorgt die rautenförmige Sammelkammer 5 mit der Austrittsstelle 6 bei aufrechterhaltenem Kompressionsdruck für einen kontinuierlichen Fluidstrahl ohne Streuwirkung. Gegenüber einer direkten Abgabe des Fluids an der Sollbruchstelle 4 tritt das Fluid an der Austrittsstelle 6 in der Folge gerade gerichtet und konstant aus. Der Nutzer kann durch die Intensität des aufgebrachten Drucks die Länge des Fluidstrahls steuern und die Menge dosieren ohne dass es zur abrupten Entleerung des Produktverpackungsbeutels kommt. Durch den kontinuierlichen, stabilen Fluidstrahl kann das Fluid damit kontrolliert auf ein Zielgebiet appliziert werden.
-
Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Produktverpackungsbeutels wird eine weitere Verbesserung der Stabilität des Fluidstrahls dadurch erreicht, dass der Bereich unter der Sollbruchstelle durch Aufkleben, Aufschweißen oder Aufsiegeln eines Teilstücks 7/8 verstärkt wird. Die Verstärkung besteht etwa aus einem gegenüber der Folie des Produktverpackungsbeutels steiferen Material. Ein ähnlicher Effekt kann auch durch Auftragen von dickschichtigen Glasuren, Farben oder Lacken erreicht werden. Die Verstärkung kann nach 5/6 in Form eines Verstärkungsdreiecks 7 oder nach 7/8 in Form eines Verstärkungsstreifens 8 erfolgen. Vorzugswürdig ist die Anwendung des Verstärkungsdreiecks 7. Dadurch wirkt der Beutelinnendruck konzentrierter auf die Sollbruchstelle 4, so dass mehr Fluid in die Sammelkammer 5 gelangt. Zudem zieht sich der Produktverpackungsbeutel bei Druckauftrag an der Stelle der aufgebrachten Verstärkung kaum noch vertikal zusammen, was sich günstig auf die Zielgenauigkeit des Fluidstrahls auswirkt.
-
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Produktverpackungsbeutels weist dieser durch eine Trennsiegelung zwei voneinander getrennte Kammern auf (9). Diese können dann jeweils mit unterschiedlichen Fluiden gefüllt sein, die miteinander zu einem vom Anwender bestimmten Zeitpunkt vermischt werden, aber vor dem Vermischen nicht miteinander in Kontakt treten sollen. Je nach Mengenverhältnis der abzupackenden Fluide kann die Trennsiegelung an beliebiger Stelle in den Produktverpackungsbeutel eingeprägt werden.
-
Die Trennsiegelung hat erfindungsgemäß die Form eines horizontalen Blitzes 10. Auch diese Prägung ruft bei Auftrag von Druck auf den Produktverpackungsbeutel eine Kerbwirkung an den Sollbruchstellen 11 der Blitzformation hervor. Durch die Form eines horizontalen Blitzes kann die Kerbwirkung in beide Richtungen aktiviert werden. Entsprechend kann der Produktverpackungsbeutel von beiden Seiten an der jeweiligen Sollbruchstelle der Blitzformation 11 durch Druckauftrag aufgebrochen werden um den Fluidinhalt von einer Kammer des Beutels in die andere Kammer zu injizieren. Das durch Druckauftrag einschießende Fluid vermischt sich durch Verwirbelung mit dem bereits in der anderen Kammer vorhandenen Fluid. Wird der Druckauftrag aufrechterhalten oder weiter gesteigert und damit immer mehr Fluid von einer Kammer des Produktverpackungsbeutels in die andere Kammer gepresst, entlädt sich dieser Druck schließlich durch Aufbrechen der Sollbruchstelle 4 des Produktverpackungsbeutels, die bis dahin den Öffnungskanal zur Austrittstelle 6 blockiert hat. Auch bei Ausgestaltung als Zweikammerbeutels mittels der erfindungsgemäßen Trennsiegelung bedarf es damit keiner weiteren Hilfsmittel zur Vermischung der Fluide und zum anschließenden Öffnen des Produktverpackungsbeutels.
-
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Produktverpackungsbeutels.
-
Durch eine marktgängige Füll- und Verschließmaschine zur Herstellung von Produktverpackungsbeuteln kann eine Verbundfolie in Spannung gebracht, zu einem Schlauch geformt und durch eine Längsnaht 9 auf der Bauchseite des Beutels miteinander verbunden werden. Das Verbinden kann dabei je nach verwendeter Verbundfolie etwa durch Verkleben, bevorzugt aber durch Versiegeln oder Verschweißen erfolgen. Dann erfolgt die Einleitung des zu verpackenden Fluids. Sobald die angestrebte Portionsgröße erreicht ist, wird das untere Ende des Verpackungsschlauches etwa durch Impulssiegeln oder Impulsschweißen geschlossen. Die marktgängigen Verpackungsmaschinen weisen dazu ein Press- und ein Gegendruckelement (Siegelbacke und Gegenbacke) auf, die zueinander bewegbar sind. Die Backen bestehen etwa aus Stahl, Aluminium oder geeigneter Keramik wie etwa PTC-Keramik. Die Siegelbacke ist entweder von einem Heizband durchzogen oder es ist ein Heizband auf ihr befestigt. Die beiden Backen werden zueinander geführt, um die sich zwischen ihnen befindliche Seiten der Verbundfolie gegeneinander zu pressen. Dabei wird durch einen Stromimpuls die Temperatur der Siegelbacke stark erhöht. Die Dauer der Stromzufuhr und damit die Temperatur kann variiert werden. Die Aufdruckfläche kann unterschiedlich dimensioniert sein. Wenn die Siegelbacke und Gegenbacke mit geringer Aufdruckfläche glatt ausgebildet sind, ergibt sich eine schmale, gleichmäßige Siegelnaht. Die Oberflächen einer Siegelbacke können aber auch eine bestimmte Profilstruktur aufweisen.
-
Als erfindungsgemäße Vorrichtung weist die Siegelbacke mit einer Profilstruktur zur Herstellung des vorbeschriebenen Produktverpackungsbeutels dabei mindestens folgende Merkmale auf:
-
Die erfindungsgemäße Siegelbacke (10 bis 20) zeichnet sich durch eine breite Aufdruckfläche aus, der etwa durch Formfräsen (bei einem Rohling aus Metall), Guss oder Formpressung (bei Keramik) ein spezifisches Profil eingegeben ist, mit der beide Enden des Produktverpackungsbeutels geprägt werden. In Höhe der Mitte der Querseite der Siegelbacke befindet sich an beiden Enden der Siegelfläche zunächst eine punktuelle Vertiefung 12, welche die siegelfreie Austrittsstelle 6 des erfindungsgemäßen Produktverpackungsbeutels hervorruft. Innerhalb einer sich daran anschließenden Fassung 13 in Form einer Raute sind Vertiefungen in Form einer Doppelraute 16 eingefräst. Von jeder Seite sind zudem zwei nach innen gerichtete pfeilförmige Einkerbungen 14 platziert. Die pfeilförmigen Einkerbungen 14 weisen von zwei Seiten nach innen in Richtung der Scheitelpunkte 15.
-
Innerhalb der vertieften Bereiche innerhalb der Fassung in Form einer Doppelraute kann sich kein Anpressdruck entwickeln. Durch die Vertiefung hat die Siegelbacke an dieser Stelle damit eine gegenüber ihrem Umfeld geringere Temperatur, so dass diese Stellen als Wärmesenken fungieren. Mit dem Grad der Vertiefung lässt sich folglich der Verschmelzungsgrad bis hin zu einem vollständigen Aussparen der Verschmelzung justieren, wie etwa an der Profilstelle, welche die Austrittsstelle 6 des erfindungsgemäßen Produktverpackungsbeutels siegelfrei ausprägt. Im Übrigen sind in der Ausgangsvariante (10 und 11) alle Profilstellen gleichmäßig vertieft (11). Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Siegelbacke zur Mitte der Längsachse der Doppelraute abfallend vertieft (14 bis 20). Angrenzend an den Tiefpunkt entlang der Mitte der Längsachse der Doppelraute 18 befinden sich die davon abhebenden Scheitelpunkte 15 und darauf zulaufenden Winkel 17, welche die Sollbruchstellen 4 des erfindungsgemäßen Produktverpackungsbeutels einprägen.
-
Wird die Siegelbacke mit zu den Scheitelpunkten 15 hin abfallender Temperatur erhitzt, reduziert dies den Grenzwert für den Öffnungsdruck an der Sollbruchstelle 4 des Produktverpackungsbeutels zusätzlich. Ein ähnlicher Effekt kann erzielt werden, wenn die Innenseite der Verbundfolie mit einer Farbe oder Glasur überzogen werden, welches die zusammengepressten Folienhälften an der Sollbruchstelle 4 des resultierenden Produktverpackungsbeutels nicht so stark zusammenhaften lässt und so ebenfalls den Grenzwert des Öffnungsdrucks reduziert.
-
Der Effekt der Vertiefungen als Wärmesenke kann durch die Platzierung eines Loches 19 (17 und 18) bzw. Langloches 20 (19 und 20) noch verstärkt werden. Durch diese beidseitige Kühllochung wird die Zone innerhalb der doppelten Rautenformation gekühlt. Dadurch wird in der Umgebung der Scheitelpunkte 15 mit geringerer Temperatur gesiegelt und damit der Grenzwert für den Öffnungsdruck an der Sollbruchstelle 4 des erfindungsgemäßen Produktverpackungsbeutels reduziert. Soll der Grenzwert weiter abgesenkt werden, können die Winkel 17 enger gezogen werden. Der Effekt kann noch verstärkt werden, wenn die Winkel 17 zu den Scheitelpunkten 15 hin von oben abgeflacht werden, so dass bei Verwendung der Vorrichtung zur Herstellung der Produktverpackungsbeutel ein geringerer Pressdruck auf die Verbundfolie ausgeübt wird.
-
Durch diese Ausgestaltungen der Siegelbacke werden Siegeltemperatur und Pressdruck so justiert, dass die Siegelbacke die Verbundfolie punktgenau in variierter Intensität aufschmilzt und mit der Gegenbacke zusammenpresst. Dies bewirkt das optimierte Zusammenspiel von Sollbruchstelle 4, Sammelkammer 5 und Austrittstelle 6 des erfindungsgemäßen Produktverpackungsbeutels.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1)
- Außenform
- 2)
- Siegelstege
- 3)
- Keilförmige Prägung
- 4)
- Sollbruchstelle
- 5)
- Sammelzone in Rautenform
- 6)
- Austrittsstelle
- 7)
- Verstärkungsdreieck
- 8)
- Verstärkungsstreifen
- 9)
- Längsnaht
- 10)
- Trennsiegelung im Blitzformat
- 11)
- Sollbruchstelle Trennsiegelung
- 12)
- Punktuelle Vertiefung
- 13)
- Rautenförmige Fassung
- 14)
- Pfeilförmige Einkerbung/Aussparung
- 15)
- Scheitelpunkt
- 16)
- Einkerbung/Aussparung in Form einer Doppelraute
- 17)
- Winkel
- 18)
- Vertiefung
- 19)
- Lüftungsloch
- 20)
- Langloch
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- EP 0630738 A2 [0003]
- EP 0989069 A2 [0004]
- DE 102010014481 A1 [0004]
- DE 102012222719 A1 [0006]
- DE 102011011883 B4 [0007, 0008]
- DE 20209034 U1 [0007]
- DE 10022460 B4 [0008]
- EP 1737752 B1 [0008]
