HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Erfindungsgebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Herstellen von Blasenverpackungen, die zum Verpacken von Lebensmitteln,
Arzneimitteln usw. mit Hilfe der Blister- oder Blasenverpackungstechnik
geeignet sind.
2. Beschreibung des dazugehörigen Fachgebiets
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In jüngster Zeit sind Bahnmaterialien in Form von Folien, Filmen usw.
häufig als Blasenverpackungsmaterial eingesetzt worden, insbesondere für
Durchdrückverpackungen, die hauptsächlich zum Verpacken von Arzneimitteln
Anwendung finden. Bei Verwendung derartiger Bahnmaterialien aus
Polypropylen ist es allgemein üblich, ein "Druckluftsystem mit
Vorheizplattenkontakt" als Verfahren zur Herstellung von Blasenverpackungen zu nutzen. Bei
diesem System wird eine Formungsvorrichtung eingesetzt, die in ihrem
Formungsabschnitt einen Hohlraumabschnitt mit Hohlräumen und eine mit
Verschlußstopfen versehene Druckluftkammer gegenüber diesem
Hohlraumabschnitt aufweist. Ein vorgeheiztes Bahnmaterial wird zwischen dem
Hohlraumabschnitt und der Druckluftkammer angeordnet, wobei mit Hilfe der
Verschlußstopfen und der Druckluft auf dem Bahnmaterial Blasen ausgebildet
werden. Dabei wird das Bahnmaterial erwärmt, indem es zwischen heiße
Platten gelegt wird. Wenn die Heiztemperatur relativ hoch ist, kann dies mit
verschiedenen Nachteilen einhergehen, z.B. das Verschmelzen des
Bahnmaterials mit der Oberfläche der heißen Platte, Knitterbildung, Ausdehnung des
Bahnmaterials infolge der Spannung beim Zuführen sowie Übertragung der
Unebenheiten der Obenflächen der heißen Platten auf die Oberfläche des
Bahnmaterials, was zu verschiedenen Arten von fehlerhaften Umformungen
sowie zu ungenügender Transparenz der Blasen führt. Wenn die
Heiztemperatur andererseits relativ niedrig ist, verschlechtert sich die
Formreproduzierbarkeit des Formungsabschnitts. Unter Formreproduzierbarkeit wird
hierbei die Fähigkeit zur Formung von Blasen verstanden, welche genauso wie
die Hohlräume im Formungsabschnitt ausgebildet sind. Die geeignete
Temperaturspanne ist sehr schmal, weshalb die heiße Platte eine hohe
Temperaturgenauigkeit aufweisen muß und keinerlei Temperaturunterschied
des Bahnmaterials in Plattenrichtung auftreten darf. Außerdem ist zur
Stabilisierung des Umformungsprozesses die Art der verwendeten
Bahnmaterialien beschränkt. Das heißt, das Material muß einen niedrigen
Erweichungspunkt und darf keine Schmelzneigung haben. Desweiteren muß es
eine hohe Gleichförmigkeit und eine hohe Qualität aufweisen und eine hohe
Genauigkeit der Wanddicke haben, d.h. es tritt keine Schlag- (flapping) oder
Schlängelbewegung (snaking) auf. Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten
wurde in JP-A-58-126117 ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem im
Formungsabschnitt einer Rotationsformwalze Hohlräume und im nichtformenden Bereich
der Walze Ansaugöffnungen vorgesehen sind, ein Bahnmaterial eng an der
Walzenumfangsfläche anliegt und von einer beheizten Rotationsformwalze
zugeführt wird, während von einer Tänzerwalze eine niedrige Spannung von 0,1
kg/cm angelegt wird. Da das Erwärmen und Umformen auf der
Rotationsformwalze erfolgen, kann sie das Thermoumformen der Bahnmaterialien
kontinuierlich ausführen, und da das Bahnmaterial eng genug um die
Rotationsformwalze gewickelt werden kann, kann der Umformungsvorgang zugleich stetig
erfolgen, solange bei dem oben erwähnten Verfahren ein geeignetes
Bahnmaterial ausgewählt wurde.
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Das Problem bei dem Verfahren nach dem vorgenannten bisherigen
Stand der Technik besteht darin, daß die mittels Tänzerwalze an das
Bahnmaterial angelegte Spannung nur etwa 0,1 kg/cm beträgt, was zu teilweise
fehlerhaften Umformungen führen kann, da das Bahnmaterial aufgrund seiner
physikalischen Eigenschaften (Wärmeausdehnung, Wärmeschrumpfung, usw.)
und anderen Eigenschaften (Genauigkeit der Wanddicke, Schlag-,
Schlängelbewegungen, usw.) möglicherweise nicht zufriedenstellend an der
Rotationsformwalze haftet.
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Manchmal ist die zur Blasenbildung verwendete Rotationsformwalze
polygonal, z.B. achteckig, so daß sie gut für die Ausbildung von relativ langen
Blasen geeignet ist.
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Bei einer polygonalen Walze tritt allerdings das Problem auf, daß
Zwischenräume zwischen der Walzenoberfläche und dem um sie
herumgewickelten Bahnmaterial verbleiben, so daß auch jene Abschnitte erwärmt
werden, in denen keine Blasen ausgebildet werden sollen, wodurch überall
Fältchen entstehen. Dadurch lassen sich die Blasen schlecht mit einem
Abdeckmaterial verschweißen nachdem sie mit Arzneimitteln gefüllt wurden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist das Ziel der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Herstellen von Blasenverpackungen zu schaffen, welche die problemlose und
stetige Thermoformung von Blasen ungeachtet der physikalischen und anderen
Eigenschaften des verwendeten Bahnmaterials ermöglichen.
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Zur Erreichung dieses Ziels schafft die Erfindung ein Verfahren zum
Herstellen von Blasenverpackungen mit den Schritten des: Herstellens eines
Bahnmaterials aus Polypropylen, des Zuführens des Bahnmaterials zu einer
Rotationsformwalze unter Aufbringen einer Spannung von 5 kg/215 mm bis 50
kg/215 mm und des Aufheizens des der Rotationsformwalze so zugeführten
Bahnmaterials, so daß Blasenverpackungen entstehen.
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Eine Blasenbildungsvorrichtung zur Durchführung des obigen Verfahrens
umfaßt eine Rotationsformwalze, um die ein Bahnmaterial aus einer
Propylenfolie, einem -film usw. gewickelt wird und die auf ihrer Außenfläche einen
Formungsabschnitt zum Formen der Blasen, eine Zuführungsvorrichtung zum
Zuführen des Bahnmaterials zu dieser Rotationsformwalze, eine Heizvorrichtung
zum Aufheizen des Bahnmaterials, welches um die vorgenannte
Rotationsformwalze gewickelt ist, und einen Spannmechanismus zum Anlegen einer
Spannung von 5 kg/215 mm bis 50 kg/215 mm zwischen der oben erwähnten
Rotationsformwalze und der Zuführungsvorrichtung.
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Bei dieser Vorrichtung zum Herstellen von Blasenverpackungen kann der
oben erwähnte Spannmechanismus umfassen: eine Gummirolle, um die das
Bahnmaterial gewickelt ist, eine Ringbremse mit einem an dieser Gummirolle
befestigten Ring und einer Bremsstange, die an diesen Ring anstößt und mit der
die Gummirolle gebremst werden kann. Dieser Spannmechanismus kann aber
auch eine Gummirolle und eine an der Gummirolle befestigte Achsbremse zum
Bremsen der Gummirolle aufweisen. Wünschenswert ist es, die
Zuführungsspannung des Bahnmaterials konstant zu halten, so daß sich
gleichförmige Erzeugnisse herstellen lassen.
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Die vorgenannte Rotationsformwalze kann in dem Teil ihres
nichtformenden Abschnittes, der mit dem Bahnmaterial in Berührung ist, einen
Ansaugabschnitt zum Festhalten des Bahnmaterials durch Ansaugung
aufweisen, wobei der Formungsabschnitt als ein vertiefungsartiger Hohlraum mit
Ansaugöffnungen zum Anziehen des Bahnmaterials ausgebildet ist, und die
vorgenannte Heizvorrichtung in der Nähe des Außenrandes der
Rotationsformwalze vorgesehen ist und sich über etwa die Hälfte des Umfangs der
Rotationsformwalze erstreckt. Natürlich sollte die Zuführungsspannung des
Bahnmaterials
nicht schwanken, und der nichtformende Abschnitt des Bahnmaterials
auf der Rotationsformwalze sollte durch das Erwärmen nicht ausgedehnt,
zusammengezogen oder weich werden.
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Bei der derart konstruierten Vorrichtung wird das Bahnmaterial von der
Zuführungsvorrichtung zur Rotationsformwalze zugeführt, wobei es durch die
Rotationsformwalze befördert wird, da es an deren Außenfläche anliegt. Der
Spannmechanismus legt eine Spannung von 5 kg/215 mm bis 50 kg/215 mm an
jenen Teil des Bahnmaterials an, der sich zwischen der Rotationsformwalze und
der Zuführungsvorrichtung befindet, wodurch das Bahnmaterial gleichmäßig eng
an der Außenfläche der Rotationsformwalze haftet. Wenn dabei das
Bahnmaterial durch die Heizvorrichtung erwärmt wird, bilden sich Taschen auf dem
Bahnmaterial aus, deren Form den Hohlräumen entspricht.
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Wenn die an das Bahnmaterial angelegte Spannung weniger als 5 kg/
215 mm beträgt, ist die Haftung des Bahnmaterials an der Rotationsformwalze
unzureichend, das betreffende Material an der Walze wird teilweise erwärmt und
löst sich infolge der Wärmeausdehnung von ihr ab, wodurch es zu einer
fehlerhaften Umformung kommt. Wenn andererseits die Spannung 50 kg/
215 mm übersteigt dehnt sich das Bahnmaterial vor dem Umformen aus, das
Nachschrumpfen wird somit verstärkt und in dem umzuformenden Teil treten
Verformungen und Kräuselungen auf. Somit ist es zum Erreichen des oben
genannten Ziels erforderlich, die Spannung auf den Bereich zwischen 5 kg/
215 mm und 50 kg/215 mm einzugrenzen.
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Wenn der Spannmechanismus aus einer Gummirolle und einer
Ringbremse besteht, wird die Spannung an das Bahnmaterial angelegt, indem die
Gummirolle, um die das Bahnmaterial gewickelt ist, mittels der Ringbremse
gebremst wird. Besteht der Spannmechanismus jedoch aus einer Gummirolle
und einer Achsbremse, so wird die Spannung durch das Bremsen des
Achsabschnittes der Gummirolle mittels der Achsbremse an das Bahnmaterial
angelegt.
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Wie oben angeführt, kann die Rotationsformwalze in jenem Teil ihres
nichtformenden Abschnittes, der mit dem Bahnmaterial in Berührung ist, einen
Ansaugabschnitt zum Festhalten des Bahnmaterials durch Ansaugen
aufweisen, wobei der vorgenannte Formungsabschnitt durch Hohlräume mit
Ansaugöffnungen zum Anziehen des Bahnmaterials gebildet wird und die
vorgenannte Heizvorrichtung in der Nähe der Außenfläche der
Rotationsformwalze angeordnet ist und sich über etwa die Hälfte von deren Umfang erstreckt.
Bei dieser Konstruktion wird das Bahnmaterial mittels Ansaugabschnitt im
nichtformenden Abschnitt der Rotationsformwalze festgehalten und bei enger
Haftung an der Walze durch die Heizvorrichtung über der Hälfte des Umfangs
der Rotationsformwalze erwärmt. Das aufgeheizte Bahnmaterial wird durch die
Ansaugöffnungen in den Hohlräumen angesaugt, wodurch auf dem
Bahnmaterial Blasen ausgebildet werden, deren Form den Hohlräumen entspricht.
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Zur Gewährleistung der stetigen Ausbildung von Blasen ist die
Blasenbildungsvorrichtung mit einer Rotationsformwalze ausgestattet, bei der ein
erwärmtes Bahnmaterial aus einem thermoplastischen Harz während des
Transports angesaugt wird, so daß eine Vielzahl von Blasen entsteht. Diese
Rotationsformwalze ist polygonal und hat mehrere Flächen, wobei jede Fläche
gekrümmt ist und ihr Radius größer als der des Umfangskreises des Polygons
ist.
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Durch diesen Aufbau kann das Bahnmaterial trotz der polygonalen Form
eng an jeder Walzenfläche haften, wodurch es möglich wird, relativ lange
Blasen in mechanischer Richtung des Bahnmaterials herzustellen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Fig. 1 bis 4 zeigen eine erste Ausführungsform, wobei:
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Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Blasenbildungsvorrichtung ist,
bei der das Verfahren der ersten Ausführungsform zum Herstellen von Blasen
angewendet wird;
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Fig. 2 eine auseinandergezogene Perspektivdarstellung der
Rotationsformwalze der Blasenbildungsvorrichtung ist, die den Walzenkörper und das
Seitenplattenelement zeigt;
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Fig. 3 eine Vorderansicht eines Hohlraums ist;
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Fig. 4 eine Schnittdarstellung entlang der Linie IV-IV in der durch die
Pfeile in Fig. 3 angegebenen Richtung ist;
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Fig. 5 eine schematische Darstellung des Aufbaus des wesentlichen Teils
einer zweiten Ausführungsform zur Anwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist;
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Fig. 6 eine Perspektivdarstellung des wesentlichen Teils einer dritten
Ausführungsform der Blasenbildungsvorrichtung ist;
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Fig. 7 ein Diagramm ist, welches die Ausbildung von Blasen mittels der
Blasenbildungsvorrichtung aus Fig. 6 zeigt;
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Fig. 8 eine Perspektivansicht von Beispielen ausgebildeter Blasen ist;
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Fig. 9 eine Darstellung des Zustands ist, in dem das Bahnmaterial eng an
der Rotationsformwalze anliegt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGS-
FORMEN
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Anhand der beiliegenden Zeichnungen werden nun Ausführungsformen
zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben. Jene
Bauteile, die bei den Ausführungsformen im wesentlichen gleich sind, werden
durch die gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet; die Beschreibung derartiger
Bauteile wird nicht oder nur in vereinfachter Form wiederholt.
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Die Blasenbildungsvorrichtung aus Fig. 1 umfaßt eine Zuführungsrolle 1
als Zuführungseinrichtung. Ein Bahnmaterial 2 aus einer Polypropylenfolie oder
einem -film mit einer Dicke von 0,2 bis 0,3 mm ist um die Zuführungsrolle 1
gewickelt. Dieses Bahnmaterial 2 wird durch einen Spannmechanismus 3 von
der Zuführungsrolle 1 zu einer Rotationsformwalze 4 geführt. In der Nähe der
Außenfläche dieser Rotationsformwalze 4 ist eine Infrarot-Heizvorrichtung 5
vorgesehen, die sich etwa über die Hälfte des Umfangs der Rotationsformwalze
4 erstreckt. Damit bilden die Zuführungsrolle 1 der Spannmechanismus 3, die
Rotationsformwalze 4 und die Infrarot-Heizvorrichtung 5 eine
Blasenbildungsvorrichtung 6 zum Ausbilden von Blasen 2A auf einem Bahnmaterial 2.
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Wie in Fig. 2 vergrößert dargestellt, weist die Rotationsformwalze 4 einen
zylindrischen Walzenkörper 41, um den das Bahnmaterial 2 gewickelt ist, sowie
ein scheibenartiges Seitenplattenelement 42 auf. Der Walzenkörper 41 und das
Seitenplattenelement 42 werden durch eine Achse gelagert (nicht dargestellt),
wobei ihre Stirnfläche 41A und ihre Seitenfläche 42A aneinanderstoßen. Das
Seitenplattenelement 42 ist an der Achse befestigt, wohingegen sich der
Walzenkörper 41 beim Gleiten über das Seitenplattenelement 42 dreht.
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Der Walzenkörper 41 wird gekühlt, indem kaltes Wasser aus einem
Wasserkühler (nicht dargestellt) durch dessen Innenraum fließen kann. Auf
seiner Außenfläche hat er einen Formungsabschnitt 44, welcher aus einer
Vielzahl von axial auf dem Walzenumfang angeordneten vertiefungsartigen
Hohlräumen 45 besteht. Wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt, weist jeder dieser
Hohlräume 45 schlitzartige Ansaugöffnungen 46 zum Ansaugen des
Bahnmaterials auf. Diese Ansaugöffnungen stehen mit Ansaugkanälen 47 in
Verbindung, wobei jeweils einer für jede in axialer Richtung angeordnete
Hohlraumgruppe 45 (bei dem dargestellten Beispiel vier) vorgesehen ist. Diese
Ansaugkanäle 47 haben ihre Öffnungen an der Stirnfläche 41A und bilden einen
Kreis mit einem Radius R&sub1; (siehe Fig. 2).
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Wie in Fig. 2 aufgezeigt, hat der Walzenkörper 41 einen nichtformenden
Bereich 48 zwischen den Hohlräumen 45. In diesem Bereich 48 ist eine Vielzahl
von schlitzartigen Ansaugabschnitten 49 mit (+)- oder (-)förmiger Gestalt zum
Festhalten des Bahnmaterials 2 ausgebildet. Diese Ansaugabschnitte 49 stehen
mit einer Vielzahl von Ansaugkanälen 50 in Verbindung, die sich in axialer
Richtung erstrecken, von denen je einer pro axial angeordneter Gruppe von
Ansaugabschnitten 49 vorgesehen ist. Diese Ansaugkanäle 50 haben ihre
Öffnungen auf der Stirnfläche 41A und bilden einen Kreis mit einem Radius R&sub2;
(> R&sub1;).
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Auf der Seitenfläche 42A des Seitenplattenelements 42 sind eine erste
bogenförmige Nut 51 an einer dem Radius R&sub1; entsprechenden Stelle, eine
zweite bogenförmige Nut 52 an einer dem Radius R&sub2; entsprechenden Stelle und
eine dritte bogenförmige Nut 53 an einer dem Radius R&sub3; entsprechenden Stelle
ausgebildet. Die jeweilige Länge der ersten, zweiten und dritten bogenförmigen
Nut 51, 52 und 53 ist so festgelegt, daß sie der durch die Pfeile S, T und U aus
Fig. 1 angegebenen Länge entspricht. Die erste, zweite und dritte Nut 51, 52
und 53 sind durch Rohre 54, 55 und 56 mit dazugehörigen Ansaugpumpen
(nicht dargestellt) verbunden. Wenn das Bahnmaterial 2, welches durch
Ansaugen mittels dieser Ansaugpumpen am Walzenkörper 41 haftet, durch die
Infrarot-Heizvorrichtung 5 erwärmt wird, entstehen auf dem Bahnmaterial 2
Blasen 2A, deren Form den Hohlräumen 45 entspricht.
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Bei dem Beispiel aus Fig. 1 umfaßt der Spannmechanismus 3 eine
Gummirolle 30 aus Silikongummi sowie eine Ringbremse 31. Die Gummirolle 30
weist einen Drehmechanismus (nicht dargestellt), wie z.B. ein Motor, auf und hat
auf ihre Außenobenfläche eine Reihe von Poren, durch die sie nicht über das
Bahnmaterial 2 rutschen kann. Zwischen der Gummirolle 30 und der
Zuführungsrolle 1 sowie zwischen der Gummirolle 30 und der
Rotationsformwalze 4 befinden sich Führungsrollen 32 und 35, die wie in Fig. 1 dicht
nebeneinander angeordnet sind, so daß das Bahnmaterial 2 über einen relativ
langen Bereich mit der Gummirolle 30 in Kontakt ist und somit das Rutschen
des Bahnmaterials 2 verhindert wird. Die oben erwähnte Ringbremse 31 ist mit
einem Ring 33, der an der Außenobenfläche der Gummirolle 30 befestigt ist, und
einer an diesen Ring 33 anstoßende Bremsstange 34 versehen, mit der die
Gummirolle 30 gebremst werden kann. Das Drehen der Gummirolle 30 kann
durch Einstellen der Kraft, mit der die Bremsstange 34 am Ring 33 anliegt,
verlangsamt werden, wobei eine Spannung von 5 kg/215 mm bis 50 kg/215 mm
(= 0,2 kg/cm bis 2 kg/cm), vorzugsweise 10 kg/215 mm bis 30 kg/215 mm
(= 0.4 kg/cm bis 1,2 kg/cm) an das Bahnmaterial 2 angelegt wird. Bei einer
derartigen Anordnung kann eine Andruckwalze auf der Gummirolle vorgesehen
sein, um ein Rutschen zu verhindern. Der Spannungsbereich wird zwischen
5 kg/215 mm und 50 kg/215 mm gewählt, weil das Bahnmaterial 2 bei einer
Spannung unterhalb dieses Wertes nur ungenügend an der Walze 4 haftet und
bei einer Spannung oberhalb dieses Bereiches ausgedehnt wird. Ob die an das
Bahnmaterial 2 angelegte Spannung tatsächlich in dem oben genannten Bereich
liegt, läßt sich durch Ermitteln der Kraft feststellen, die an der Führungsrolle
zwischen der Rotationsformwalze 4 und der Gummirolle 30 anliegt.
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Über dem von der Rotationsformwalze 4 beförderten Bahnmaterial 2
befindet sich ein Trichter 7 zum Zuführen der Inhaltsstoffe, wie z.B. Arzneimittel,
die in die auf dem Bahnmaterial 2 ausgebildeten Blasen 2A gefüllt werden. Das
Bahnmaterial 2, in dessen Blasen 2A die Inhaltsstoffe eingebracht worden sind,
wird zu einer Verschweißvorrichtung 8 transportiert, bei der eine von einer
Abdeckmaterial-Zuführungsrolle 80 zugeführte Abdeckfolie 81 sowie
Verschweißwalzen 82 zum Heißverschweißen des Bahnmaterials 2 mit der
Abdeckfolie 81 vorgesehen sind. Nach dem Verschweißen mit der Abdeckfolie
81 wird das Bahnmaterial 2 durch eine bewegliche Rolle 83 und
Zuführungsrollen 84 zu einer Perforiereinrichtung 85 und einer Stanzvorrichtung
86 befördert. Mit der Perforiereinrichtung 85 wird das Bahnmaterial 2 perforiert.
und mit der Stanzvorrichtung 86 werden Packungen 20 mit einer vorgegebenen
Anzahl von Packeinheiten aus dem perforierten Bahnmaterial 2 ausgestanzt.
Die mittels Stanzvorrichtung 86 ausgestanzten Packungen 20 werden über eine
Fördervorrichtung 87 weitertransportiert, während der Rest des Bahnmaterials 2
auf eine Abfallrolle 88 aufgewickelt wird.
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Nun wird die Wirkungsweise dieser Ausführungsform beschrieben.
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Das von der Zuführungsrolle 1 zugeführte Bahnmaterial 2 wird durch die
Führungsrollen 32 zum Spannmechanismus 3 und durch die Führungsrollen 35
zur Rotationsformwalze 4 befördert.
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Nach Erreichen der Rotationsformwalze 4 wird das Bahnmaterial 2 durch
Saugwirkung des Ansaugabschnitte 49 im nichtformenden Bereich 48 über der
Fläche U angezogen und am Walzenkörper 41 festgehalten. wobei sich der
Walzenkörper 41 dreht. Im Spannmechanismus 3 erfolgt das Bremsen der
Gummirolle 30, indem die Bremsstange 34 an den Ring 33 anstößt, wobei eine
Spannung von 5 kg/215 mm bis 50 kg/215 mm an das zur Rotationsformwalze 4
beförderte Bahnmaterial 2 angelegt wird. Durch die Wirkung der
Ansaugabschnitte 49 und des Spannmechanismus 3 haftet das Bahnmaterial 2
gleichförmig dicht am Walzenkörper 41.
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Dabei wird das Bahnmaterial 2 durch die Infrarot-Heizvorrichtung 5
erwärmt und in den Bereichen T und S durch die Ansaugöffnungen 46 der
Hohlräume 45 angesaugt, wodurch auf dem Bahnmaterial 2 Blasen 2A entstehen.
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Danach werden die Blasen 2A des Bahnmaterials 2 mit den vom Trichter
7 zugeführten Inhaltsstoffen gefüllt und mittels Verschweißvorrichtung 8 mit der
Abdeckfolie 81 verschweißt. Anschließend wird das Bahnmaterial 2 durch die
Perforiereinrichtung 85 perforiert und zur Stanzvorrichtung 86 weitergeleitet.
welche die Packungen 20 ausstanzt.
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Bei der Ausführungsform mit dem vorgenannten Aufbau legt der
Spannmechanismus 3 eine Spannung von 5 kg/215 mm bis 50 kg/215 mm an das
Bahnmaterial 2 an, bevor es zur Rotationsformwalze 4 befördert wird, d.h. eine
höhere Spannung als unter Verwendung einer Tänzerrolle. Da das Bahnmaterial
2 durch Ansaugwirkung der Ansaugabschnitte 49 im nichtformenden Bereich 48
auf der Rotationsformwalze 4 festgehalten wird, wird es darüber hinaus
gleichmäßig erwärmt, während es dicht an der Rotationsformwalze 4 anliegt, so daß
ungeachtet der physikalischen und anderen Eigenschaften des Bahnmaterials 2
problemlos und stetig Blasen ausgebildet werden können. Da bei dieser
Ausführungsform außerdem der Spannmechanismus aus der Gummirolle 30 und der
Ringbremse 31 besteht, kann mit einer einfachen Vorrichtung eine
angemessene Spannung an das Bahnmaterial 2 angelegt werden. Desweiteren läßt sich
die Spannungseinstellung der Ringbremse 31 mittels Bremsstange 34 leicht
ausführen.
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Im folgenden sind die Ergebnisse von Experimenten angeführt, die zur
Überprüfung der positiven Auswirkungen der vorliegenden Ausführungsform
durchgeführt wurden.
Bedingungen des Experiments
(1) Bahnmaterial
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Materialrolle A:
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Idemitsu Pure-Ray Sheet MG-200;
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Dicke: 0.3 mm, Breite 215 mm
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Materialrolle B:
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Idemitsu Pure-Ray Sheet MG-400;
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Dicke: 0,3 mm; Breite 215 mm
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(2) Blasenpackvorrichtung
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Idemitsu MD-550 (Vakuum-Umformung mit indirekt beheizter
Walze)
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(3) Umformungsgeschwindigkeit: 5 m/min.
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Unter diesen Bedingungen wurden mit den Beispielen 1 bis 4 und den
Vergleichsbeispielen 1 bis 5 Experimente durchgeführt, während einige Punkte,
z.B. Eigenschaften der Materialrolle, angelegte Spannung, usw., einschließlich
der Entscheidung, ob das Bahnmaterial durch Ansaugabschnitte im
nichtformenden Bereich der Walzenoberfläche festgehalten werden soll, variiert
wurden.
Tabelle 1
Materialrolle
Eigenschaften
Festhalten der Folie auf Walze
Spannung
Zustand nach Umformung
Beispiel
Vergleichsbeispiel
Schlagbewegung (flapping)
Schlängelbewegung (snaking)
erfolgt
erfolgt nicht
Änderung der Folienbreite
Kräuselungen im nichtformenden Bereich
keine
teilweise
erzeugt
Taschenreproduzierbarkeit
zufriedenstellend
teilweise
fehlerhaft
Taschendickenverteilung
Schrumpfverhältnis MD/TD
Anmerkung 1:
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Die Schlagbewegung (flapping) wird durch die Summe der Höhe der
Schlagbewegungen in einem Bereich von 1 m Länge des Bahnmaterials in MD-
Richtung (siehe Anmerkung 3) angegeben (mm).
Anmerkung 2:
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Die Schlängelbewegung (snaking) wird durch den maximalen Wert der
Schlängelbewegungen über einen Bereich von 5 m des Bahnmaterials in MD-
Richtung angezeigt (mm).
Anmerkung 3:
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"MD-Richtung" bedeutet die Richtung, in der das Bahnmaterial zugeführt
wird. Die "TD-Richtung" ist die Richtung quer zur MD-Richtung.
Anmerkung 4:
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"Festhalten der Folie auf Walze" meint den Vorgang des Festhaltens des
Bahnmaterials auf der Rotationsformwalze mittels Ansaugabschnitten im
nichtformenden Bereich der Walzenoberfläche.
Anmerkung 5:
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"Änderung der Folienbreite" bedeutet die Ausdehnung des
Bahnmaterials.
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Wie aus den Ergebnissen des Experiments hervorgeht, kann durch
Anlegen einer Spannung von 7 kg/215 mm oder 15 kg/215 mm an das
Bahnmaterial die Blasenbildung ungeachtet der Art des Bahnmaterials und der
Materialeigenschaften (Schlagen, Schlängeln) zufriedenstellend erfolgen.
Insbesondere dadurch, daß das Bahnmaterial infolge der Wärmeumformung bei
angelegter Spannung eng an der Rotationsformwalze haftet, ist die
Blasenbildung selbst bei relativ starkem Schlagen und Schlängeln zufriedenstellend.
Wenn die Folie nicht an der Walze gehalten wird, kann sich das Bahnmaterial
ausdehnen, was zu einem großen Schrumpfverhältnis und folglich zu einer
unstetigen Blasenbildung führt. Wenn also die Folie nicht an der Walze
festgehalten wird, kann es beim Erzeugnis zu Kräuselungen oder Änderungen
der Unterteilungen kommen.
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Nachfolgend wird anhand von Fig. 5 eine zweite erfindungsgemäße
Ausführungsform beschrieben. Sie unterscheidet sich von der ersten lediglich
durch den Aufbau des Spannmechanismus 3. Da die anderen Aspekte identisch
sind, wird auf deren Darstellung und Beschreibung verzichtet.
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Wie in Fig. 5 aufgezeigt, weist der Spannmechanismus 3 der zweiten
Ausführungsform eine Gummirolle 30 und eine an der Achse 30A der
Gummirolle 30 befestigte Achsbremse 36 auf. Letztere umfaßt zwei U-förmige
Verbindungsglieder 38 und zwei Bremsbacken 37, die gegen die Achse 30a
stoßen. Ein Ende jedes Verbindungsgliedes 38 ist mit einer der Bremsbacken
37 verbunden. Die anderen Enden der Verbindungsglieder 38 sind mit dem
Zylindergehäuse 39A bzw. dem Kolben 39B am Luftzylinder 39 verbunden.
Durch die Wirkungsweise des Luftzylinders 39 stößt die Bremsbacke 37 gegen
die Achse 30A, wodurch letztere gebremst wird.
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Diese zweite Ausführungsform erzeugt die gleiche Wirkung wie die oben
beschriebene erste.
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Der Mechanismus zum Bremsen der Gummirolle kann auch eine
Trommel-, eine Scheiben- oder andere Bremse anstelle der Ringbremse 31
oder der Achsbremse 36 sein. Während bei den oben beschriebenen
Ausführungsformen die Gummirolle 30 eine Drehvorrichtung aufweist, kann
diese aber auch von der Gummirolle 30 entfernt werden, so daß die Walze
freidrehend ist.
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Die Form der Ansaugöffnungen 45 in den Hohlräumen und der
Ansaugabschnitte 49 im nichtformenden Bereich 48 muß nicht unbedingt schlitzartig,
sondern kann auch anders, z.B. rund, sein.
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Es ist nicht unbedingt erforderlich, Ansaugabschnitte 49 im
nichtformenden Bereich 48 der Rotationsformwalze 4 vorzusehen. Allerdings ist die
Schaffung von Ansaugabschnitten 49 wie in der obigen Ausführungsform mit
Sicherheit insofern vorteilhaft, als sie eine enge Haftung des Bahnmaterials 2 an
der Rotationsformwalze 4 zuverlässiger ermöglichen.
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Anhand der Fig. 6 bis 9 wird als nächstes eine dritte erfindungsgemäße
Ausführungsform beschrieben. Wie in Fig. 6 dargestellt, ist sie dadurch
gekennzeichnet, daß die Rotationsformwalze 100 polygonal ist. Bei dem aufgezeigten
Beispiel ist die Rotationsformwalze 100 achteckig, umgeben von einem
Umfangskreis 104, der durch die Strich-Punkt-Punkt-Linie angegeben ist und
einen Radius R&sub3; von beispielsweise 125 mm hat.
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Jede Umfangsfläche 102 ist nicht als flache, sondern als gekrümmte
Oberfläche ausgebildet, die sich in Breitenrichtung W entlang eines Bogens,
dessen Radius R&sub4; um ein Mehrfaches größer als der oben erwähnte Radius R&sub3;
ist, z.B. 430 mm. Der Radius R&sub4; dieses Bogens wird so festgelegt, daß die
Krümmung der Blasen in einem zulässigen Bereich erfolgt und das
Bahnmaterial
eng an der Walzenoberfläche haften kann. Er wird geeigneterweise in
Übereinstimmung mit dem Durchmesser der Rotationsformwalze 100, der
Anzahl der Umfangsflächen der polygonalen Walze, der Blasenform, usw.
bestimmt. Normalerweise ist er 2- bis 6mal, vorzugsweise 3- bis 5mal, größer
als der Radius des Umfangskreises.
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Die Bezugsziffer 103 kennzeichnet ein Achteck, welches vom Kreis 104
umgeben und durch eine Strich-Punkt-Linie angegeben ist. Wie aus der
Darstellung hervorgeht, sind die Oberflächen 102 nicht flach, sondern
gekrümmt.
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Die Hohlräume 105 werden durch Hohlraumteile aus einem Werkstoff mit
geringer Wärmeleitfähigkeit, z.B. einem Polyimidharz, gebildet. Diese
Hohlraumteile, die die Hohlräume 105 bilden und aus einem Polyimidharz oder
dergleichen bestehen, sind in eine Rotationsformwalze 100 eingelassen. In den
Seitenwänden jedes Hohlraums 105 sind schlitzförmige Ansaugöffnungen 106
ausgebildet. Jeder Hohlraum 105 erstreckt sich über die gesamte Breite W der
Oberfläche 102.
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Die Hohlräume 105 sind auf den Obenflächen 102 angeordnet und durch
die Ansaugöffnungen 106 mit den sich in Achsrichtung der Rotationsformwalze
100 erstreckenden Ansaugkanälen 107 verbunden. Je ein Ansaugkanal 107 ist
für jede Gruppe von Hohlräumen 105 auf jeder Oberfläche 102 vorgesehen. Die
Öffnungen der Ansaugkanäle 107 befinden sich auf der Stirnfläche 108 der
Rotationsformwalze 100 und bilden ein Kreis mit einem Radius R&sub5;.
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Zwischen benachbarten Hohlräumen 105 auf den Obenflächen 102 der
Rotationsformwalze 100 ist eine Vielzahl von Ansaugöffnungen 109 zum
Ansaugen des Bahnmaterials 2 ausgebildet. Die Bezugsziffer 110 kennzeichnet
Nuten auf der Umfangsfläche der Rotationsformwalze 100, welche die
Ansaugöffnungen 109 miteinander verbinden.
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Die Ansaugöffnungen 109 sind mit den Ansaugkanälen 111 in der
Rotationsformwalze 100 verbunden. Die Öffnungen der Ansaugkanäle 111 sind
auf der Stirnseite 108 der Walze entlang eines Kreises mit einem Radius R&sub6;
angeordnet (≠ R&sub5;, > R&sub5;).
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Die Bezugsziffer 120 Fig. 6 bezeichnet ein Seitenplattenelement mit
einer Seitenfläche 120A. Auf dieser Seitenfläche 120A sind eine Nut 121,
welche sich entlang eines Bogens mit einem Radius R&sub5; erstreckt, und eine Nut
122 ausgebildet, welche sich entlang eines Bogens mit einem Radius R&sub6;
erstreckt.
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Mit der Nut 121 ist ein Rohr 123 verbunden, an das eine Pumpe 124
angeschossen ist.
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Die Nut 122 ist mit einem Rohr 125 verbunden, das an eine Pumpe 126
angeschlossen ist.
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Bei dem obigen Aufbau dreht sich die Rotationsformwalze 100, und das
Bahnmaterial 2 wird von der Zuführungsvorrichtung 1 zugeführt und haftet eng
an der Umfangsfläche der Walze, wobei es während der kontinuierlichen
Zuführung durch die Heizvorrichtung 5 erwärmt wird.
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Wenn die Rotationsformwalze die Position H (siehe Fig. 7) erreicht, in der
sich ein Ansaugkanal 107 gegenüber der Nut 121 befindet, erfolgt ein
Ansaugen, wodurch auf dem Bahnmaterial 2 Blasen 2A entstehen.
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Bei näherer Betrachtung bilden die Blasen 2A eine Krümmung, welche
einer Krümmung mit einem Radius R&sub4; entspricht. Diese Krümmung kann jedoch
vernachlässigt werden, da der Radius R&sub4; recht groß ist.
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Das Ansaugen des Bahnmaterials 2 erfolgt im Abschnitt I-H, welcher der
Nut 122 entspricht.
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Jede Oberfläche 102 ist außen leicht konvex. Wie in den Fig. 7 und 9
dargestellt, liegt das Bahnmaterial 2 eng an den Oberflächen 102 der
Rotationsformwalze 100 an und wird in diesem Zustand zugeführt, ohne daß
Zwischenräume zwischen ihm und den Flächen 102 vorhanden sind.
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Wenn also das Bahnmaterial 2 unter Aufheizung durch die
Heizvorrichtung 5 befördert wird, gelangt Wärme auch zu jenen Teilen des Bahnmaterials
2, die nicht den Hohlräumen gegenüberliegen. Da allerdings Kühlwasser durch
die Rotationsformwalze 100 fließt, werden diese Teile überhaupt nicht erwärmt
und zuverlässig in gleichmäßig gekühltem Zustand gehalten. Folglich werden
nur jene Teile des Bahnmaterials 2 erwärmt, die die Hohlräume 105 bedecken,
d.h. die Abschnitte, in denen Blasen 2A ausgebildet werden.
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Dadurch werden jene Teile des Bahnmaterials 2, in denen keine Blasen
2A gebildet werden, nicht aufgeheizt und behalten ihre ursprüngliche flache
Form. Dementsprechend entstehen in diesen Teilen keine Kräuselungen, so
daß das herkömmlich aufgetretene Problem beim Verschweißen, der letzten
Stufe des Umformens, vermieden wird.
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Die einfachste mögliche polygonale Form einer Rotationsformwalze ist
ein Viereck. Je weniger Winkel, desto größer können die Blasen sein.
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Es ist also auch möglich, daß die Blasen 2A eine andere Konfiguration
haben als bei der obigen Ausführungsform.
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Der Radius des Bogens entlang der Oberflächen ist groß genug, wenn er
das Mehrfache des Radius des Kreises beträgt, der die Walze umgibt.
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Das Bahnmaterial zur Blasenbildung kann auch ein anderes
synthetisches Harz als Polypropylen sein, z.B. Vinylchlorid.
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Wie oben beschrieben ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren und
die Vorrichtung zur Blasenbildung das problemlose und stetige Ausbilden von
Blasen ungeachtet der physikalischen und anderen Eigenschaften des
eingesetzten Bahnmaterials.