Vorrichtung und Verfahren zum Formen, Füllen und Verschließen von jeweils eine Ausgießeinrichtung aufweisenden Beuteln Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Formen, Füllen und Verschließen von jeweils eine Ausgießeinrichtung aufweisenden Beuteln nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren nach dem Oberbegriff des unab- hängigen Anspruchs.

Eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist bereits aus der US 7,469,522 B2 bekannt. Bei der bekannten Vorrichtung werden zwei flexible Materialbahnen unabhängig voneinander gefördert und mittels einer Schlauchformeinrichtung zu Beuteln geformt. Hierbei werden vorab auf einer der Materialbahnen mittels eines

Applikators Ausgießeinrichtungen mit der Materialbahn verbunden, wobei zuvor in der Materialbahn entsprechende Löcher ausgebildet werden. Nach dem vollständigen Formen der Beutel, was auch ein Verschließen der Beutel in deren Kopfbereich um- fasst, werden die Beutel anschließend auf einer Fülleinrichtung befüllt, indem die De- ekel von den Ausgießeinrichtungen abgeschraubt werden, und die Beutel durch die

Ausgießeinrichtungen befüllt werden.

Die bekannte Vorrichtung weist durch die Verwendung zweier Materialbahnen, welche mittels zweier Längsnähte verschweißt werden müssen, die potenzielle Gefahr von Undichtheiten im Bereich der Längsnähte auf. Ferner ist als nachteilhaft anzusehen, dass durch das Befüllen der zuvor vollständig ausgebildeten bzw. mit Quernähten versehenen Beutel durch die Ausgießeinrichtungen das Befüllen der Beutel relativ lange dauert, da der zum Befüllen des Beutels mögliche Füllquerschnitt durch die Größe der Ausgießeinrichtung definiert bzw. begrenzt ist. Offenbarung der Erfindung

Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Formen, Füllen und Verschließen von jeweils eine

Ausgießeinrichtung aufweisenden Beuteln nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass die mittels der Vorrichtung hergestellten Beutel eine besonders hohe Dichtigkeit aufweisen und sich relativ schnell befüllen lassen. Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zum Formen, Füllen und Verschließen von jeweils eine Ausgieß- einrichtung aufweisenden Beuteln mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der Erfindung liegt dabei die Idee zugrunde, durch die Verwendung einer Umformeinrichtung, die den Schlauch aus einer einzigen Materialbahn formt, die Anzahl der Längsnähte an den Beuteln, welche potentiell zu Undichtigkeiten führen können, zu reduzieren. Weiterhin wird durch eine Befüllung über den gesamten Öffnungsquerschnitt des Schlau- ches eine verringerte Füllzeit ermöglicht.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Formen, Füllen und Verschließen von jeweils eine Ausgießeinrichtung aufweisenden Beuteln sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kom- binationen aus zumindest zwei von in den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.

In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Umformeinrichtung als Formschulter ausgebildet ist und, dass in der Formschulter ein Füllrohr der Fülleinrichtung angeordnet ist, durch das der Schlauch vor dem Bilden eines Kopfverschlusses an dem Beutel befüllt wird. Eine derartige Ausbildung ist bei sogenannten Schlauchbeutelmaschinen aus der Praxis bereits bekannt und hat sich bewährt. Weiterhin ist es vorgesehen, dass eine zweite Applikationseinrichtung zum Befestigen eines äußeren Teils der Ausgießeinrichtung vorgesehen ist, die vor der Quernahtsiegel- und Trenneinrichtung im Bereich des Füllrohres angeordnet ist und die den zweiten Teil der Ausgießeinrichtung von der Außenseite des Schlauchs mit dem ersten Teil der Ausgießeinrichtung verbindet. Dies hat den Vorteil, dass das Füllrohr als Gegen- halter zum Anbringen des zweiten Teils der Ausgießeinrichtung verwendet werden kann, so dass die zweite Applikationseinrichtung relativ einfach aufgebaut sein kann.

Um einen einfachen Transport der Materialbahn, insbesondere auch über die Form- schulter zu ermöglichen, sobald der erste Teil der Ausgießeinrichtung mit der Materialbahn verbunden ist, ist es weiterhin besonders bevorzugt vorgesehen, dass der innere Teil der Ausgießeinrichtung ein folienartiges Element umfasst, das das Loch in der Materialbahn vollständig überdeckt und, dass der äußere Teil ein Mundstück mit einem Deckelelement umfasst, das mit dem ersten Teil verbunden wird, insbesondere durch Ultraschallreibschweißen. Durch das in seiner Höhe relativ dünne folienartige Element ist es einfach möglich, die Materialbahn über die Formschulter bzw. die Einrichtung zum Formen der Beutel zu ziehen, ohne dass diese konstruktiv besonders aufwändig gestaltet sein müssen, damit sie nicht in Konflikt mit den ersten Teilen der Ausgießeinrichtung gelangen.

Eine Anordnung der Ausgießeinrichtung im Kopfbereich der Beutel bietet den Vorteil, dass sich die Beutel beim Kippen der Beutel vollständig auf einfache Art und Weise entleeren lassen. Um die Bildung bzw. Vermehrung von Keimen bei bestimmten Lebensmitteln, beispielsweise bei Milch, zu vermeiden, ist es darüber hinaus in einer weiteren konstruktiven Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Materialbahn mittels einer Sterilisiereinrichtung sterilisiert wird und, dass die Sterilisiereinrichtung den Bereich der Umformeinrichtung umschließt. Dadurch lässt sich insbesondere auch die Innenseite der Materialbahn insoweit schützen, als diese unmittelbar bis vor dem Bilden des

Schlauchs in einer sterilen Atmosphäre angeordnet ist.

Um die Sterilisiereinrichtung trotzdem möglichst kompakt zu halten und auch beim Nachfüllen von ersten Teilen der Ausgießeinrichtung an der ersten Applikationseinrich- tung eine Störung des Sterilisierbetriebes zu vermeiden, ist es darüber hinaus besonders bevorzugt vorgesehen, dass die Sterilisiereinrichtung nach der ersten Applikationseinrichtung angeordnet ist. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass jederzeit Wartungsarbeiten oder Reparaturen im Bereich der ersten Applikationseinrichtung möglich sind, ohne dass dazu in den Bereich der Sterilisiereinrichtung eingegriffen werden muss. Besonders bevorzugt sind weiterhin Fertigungseinrichtungen, welche wenigstens zwei parallel zueinander angeordnete erfindungsgemäße Vorrichtungen zum Formen, Füllen und Verschließen von jeweils eine Ausgießeinrichtung aufweisenden Beuteln umfassen. Dadurch lässt sich die Leistung der Anlage relativ einfach erhöhen, und es ist ggf. auch möglich, z.B. gleiche Einrichtungen, wie z.B. gleiche Fördereinrichtungen zu verwenden, um den vorrichtungstechnischen Aufwand bei einer bestimmten Leistung zu verringern.

Besonders bevorzugt ist es hierbei, wenn die Vorrichtungen eine gemeinsame Sterilisiereinrichtung oder eine gemeinsame Steuereinrichtung aufweisen.

Die Erfindung umfasst ferner ein Verfahren zum Formen, Füllen und Verschließen von jeweils eine Ausgießeinrichtung aufweisenden Beuteln mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs sowie nach diesem Verfahren hergestellte Beutel.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Diese zeigen in:

Fig. 1 eine stark vereinfachte Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Formen, Füllen und Verschließen von jeweils eine Ausgießeinrichtung aufweisenden Beuteln zur Erläuterung des grundsätzlichen Aufbaus und der grundsätzlichen Funktionsweise,

Fig. 2 eine Darstellung der Vorrichtung gemäß der Fig. 1 in einer etwas detaillierteren Ansicht

Fig. 3 eine Fertigungseinrichtung, bestehend aus zwei erfindungsgemäßen

Vorrichtungen gemäß den Fig. 1 und 2 in einer perspektivischen Ansicht.

Fig. 4 eine Bevorratungseinrichtung für zwei Materialbahnen in perspektivischer Ansicht, Fig. 5 eine erste Applikationseinrichtung zum Anbringen von folienartigen Teilen der Ausgießeinrichtung in perspektivischer Ansicht,

Fig. 6 die Materialbahn mit dem ersten Teil der Ausgießeinrichtung im Bereich der Applikationseinrichtung gemäß der Fig. 5 in perspektivischer Ansicht,

Fig. 7 einen Teil der Applikationseinrichtung gemäß der Fig. 5 zur Erläuterung der Funktionsweise in perspektivischer Ansicht und

Fig. 8 eine zweite Applikationseinrichtung zum Anbringen von Mundstücken der Ausgießeinrichtung in perspektivischer Ansicht.

Gleiche Teile bzw. Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

In der Fig. 1 ist eine Vorrichtung 10 zum Formen, Füllen und Verschließen von jeweils eine Ausgießeinrichtung 1 aufweisenden Beuteln 5 dargestellt. Die Vorrichtung 10 um- fasst eine Bevorratungseinrichtung 1 1 , in der eine aus heißsiegelfähigem Kunststoffmaterial bestehende, flexible Materialbahn 12 in Form einer Rolle 13 gespeichert ist. Als Material für die Materialbahn 12 kommen hierbei alle Materialien in Frage, welche aus dem Stand der Technik zum Fertigen von so genannten„Schlauchbeuteln" geeignet sind. In der mit dem Pfeil 14 gekennzeichneten Förderrichtung der Materialbahn 12 betrachtet schließt sich an die Bevorratungseinrichtung 1 1 eine erste Applikationseinrichtung 15 für die Ausgießeinrichtung 1 an. Hierbei weist die erste Applikationseinrichtung 15 insbesondere einen Stempel 16 auf, der ein in der Fig. 6 dargestelltes Loch 131 in die Materialbahn 12 stanzt, wobei der ausgetrennte, insbesondere runde Stanzabfall mittels eines Sammelbehälters 18, der sich auf der dem Stempel 16 gegenüberliegenden Seite der Materialbahn 12 befindet, gesammelt wird.

An den Stempel 16 schließt sich ein im Einzelnen nicht dargestellter Applikator 19 an, der erste, innere Teile 2 der Ausgießeinrichtungen 1 auf der die spätere Innenseite der Beutel 5 bildenden Seite 3 der Materialbahn 12 aufbringt und mit dieser verbindet. Die ersten Teile 2 bestehen hierbei aus einem rechteckigen bzw. quadratischen Zuschnitt einer Kunststofffolie, die die erforderliche Dichtheit sowie die gewünschten Barriereei- genschaften im Bereich des Loches 131 wieder herstellt. Als Verbindungstechnik zwischen dem ersten Teil 2 der Ausgießeinrichtung 1 und der Materialbahn 12 ist z.B. eine Ultraschallreibschweißverbindung oder eine Heißsiegelung vorgesehen. Anschließend gelangt die mit den in gleichmäßigen Abständen zueinander angeordneten ersten Teilen 2 der Ausgießeinrichtungen 1 versehene Materialbahn 12 in den Bereich einer Sterilisiereinrichtung 20. Die Sterilisiereinrichtung 20 wird anhand der Fig. 2 und 3 im Nachfolgenden noch näher erläutert. Zur Bildung der Beutel 5 aus der Materialbahn 12 ist eine Formeinrichtung 23 vorgesehen, welche eine Formschulter 24 auf- weist, über welche die Materialbahn 12 in bekannter Art und Weise gezogen bzw. geformt wird, um daraus einen Schlauch 25 zu bilden. Hierbei ist die Formschulter 24 in ebenfalls bekannter Art und Weise von einem Füllrohr 27 einer Fülleinrichtung 28 durchsetzt, durch das ein oder mehrere, insbesondere flüssige Füllgüter über den gesamten Öffnungsquerschnitt bzw. die gesamte Querschnittsfläche des Schlauchs 25 in den Schlauch 25 abgegeben werden können. Hierbei umfasst die Fülleinrichtung 28 einen in der Fig. 1 mit der Bezugsziffer 29 bezeichneten Füller bzw. Dosierer. Unterhalb der Formschulter 24, aber noch in Höhe bzw. im Bereich des Füllrohres 27 ist eine zweite Applikationseinrichtung 30 für einen zweiten, äußeren Teil 4 der Ausgießeinrichtungen 1 angeordnet. Hierbei ist der zweite Teil 4 der Ausgießeinrichtung 1 als Mund- stück ausgebildet, welches bevorzugt mit einem Aufschraubdeckel versehen ist, wobei der zweite Teil 4 von der Außenseite 6 des Schlauchs 25 mit dem ersten Teil 2 der Ausgießeinrichtung 1 in Verbindung gebracht wird. Hierbei erfolgt das Verbinden der beiden Teile 2 und 4 der Ausgießeinrichtung 1 bevorzugt mittels Ultraschallreibschweißen. Das zweite Teil 2 enthält (nicht dargestellte Schneiden o.ä., die beim Öffnen des zweiten Teils 4 das erste Teil 2 aufschlitzen bzw. perforieren, um einen Durchgang für das Füllgut auszubilden.

Unterhalb der zweiten Einrichtung 30 schließt sich eine Quernahtschweißeinrichtung 33 an, welche zwei gegeneinander bewegbare Quernahtsiegelbacken 34, 35 mit ins- besondere integral angeordneten Trenneinrichtungen sowie Falteinrichtungen aufweist, um zum einen jeweils die Bodenbereiche 7 bzw. die Kopfbereiche 8 der Beutel 5 auszubilden, sowie zum anderen jeweils einen Beutel 5 von dem Schlauch 25 abzutrennen. Wie man anhand der Fig. 1 ferner erkennt, ist die Anordnung der Ausgießeinrichtungen 1 an den Beuteln 5 in jeweils einer schräg verlaufenden Kopfwand 9 des Beu- tels 5. Ferner erkennt man noch eine Längsnahtsiegeleinrichtung 36 im Bereich des Füllrohres 27, welche wenigstens eine Längsnahtsiegelbacke 37 aufweist, um die beiden übereinander angelegten Randbereiche der Materialbahn 12 zur Bildung des Schlauchs 25 miteinander zu verschweißen.

Wie man nur anhand der Figur 3 erkennt, schließen sich unterhalb der Längsnahtsiegelbacke 37 weitere Längsnahtsiegelbacken 58 an, um vier Längsnähte am Schlauch 25 auszubilden, die in den jeweiligen Eckbereichen der Beutel 5 angeordnet sind, um einen im Querschnitt insgesamt rechteckförmigen bzw. quaderförmigen Beutel 5 zu bilden. Hierbei sind die nicht die beiden seitlichen Endbereiche der Materialbahn 12 verbindenden Längsnähte als so genannte Blindnähte ausgebildet.

Weiterhin erkennt man anhand der Fig. 1 , dass sich die Sterilisiereinrichtung 20 an die erste Applikationseinrichtung 15 für die Ausgießeinrichtungen 1 anschließt und ein Gehäuse 38 aufweist, welches den Bereich der Formeinrichtung 23, insbesondere der Formschulter 24, umschließt und knapp oberhalb der zweiten Applikationseinrichtung 30 für die Ausgießeinrichtungen 1 endet.

In der Fig. 2 ist die Vorrichtung 10 teilweise etwas detaillierter dargestellt, wobei nunmehr weitere Einzelheiten beschrieben werden, die anhand der Fig. 1 nicht erkennbar sind. So erkennt man zwischen der Bevorratungseinrichtung 1 1 und der ersten Applikationseinrichtung 15 einerseits und der ersten Applikationseinrichtung 15 und der Sterilisiereinrichtung 20 andererseits jeweils Tänzerrollen 40 bzw. 41 , die einen Ausgleich zwischen der innerhalb der Sterilisiereinrichtung 20 kontinuierlich geförderten Materialbahn 12 und der im Bereich der ersten Applikationseinrichtung 15 schrittweise geförderten Materialbahn 12 ermöglichen. Ferner ist die je nach Anwendungsfall erforderliche Sterilisiereinrichtung 20 näher dargestellt. Diese enthält ein Peroxidbad 42, durch das die Materialbahn 12 über mehrere Umlenkrollen 43 geführt ist, um eine Sterilisation der Materialbahn 12 auf ihren beiden Seiten 3 und 6 zu bewirken. An das Peroxidbad 42 schließt sich innerhalb des Gehäuses 38 eine Trocknungseinrichtung 44 an, die in bekannter Art und Weise z.B. mittels auf den gegenüberliegenden Seiten 3 und 6 der Materialbahn 12 angeordneten Rakeldüsen 39 den Peroxidfilm von der Materialbahn 12 abräkelt. An die Rakeldüsen 39 schließen sich Heiz- bzw. Trocknungseinrichtungen 45, 46 an, die sich ebenfalls auf beiden Seiten 3 und 6 der Materialbahn 12 befinden und die die Materialbahn 12 abtrocknen. Die Sterilisiereinrichtung 20 umfasst ferner in üblicher Art und Weise Ventilationseinrichtungen 47 und katalysatorische Umwandler 48.

An die Trocknungseinrichtung 44 schließt sich eine Transporteinrichtung 50 an, die mit- tels Rollen die Materialbahn 12 durch Reibschluss kontinuierlich fördern. An die Transporteinrichtung 50 schließen sich weitere Tänzerrollen 51 zur Zwischenspeicherung eines Bahnabschnittes der Materialbahn 12 an. In der Fig. 2 erkennt man weiterhin zwei vakuumunterstützte Abzugsbänder 53, 54, die auf einander gegenüberliegenden Seiten des Füllrohres 27 angeordnet sind, um die Materialbahn 12 bzw. den geformten Schlauch 25 taktweise über die Formschulter 24 abzuziehen.

In der Fig. 3 ist eine Fertigungseinrichtung 100 dargestellt, welche zwei parallel zueinander angeordnete erfindungsgemäße Vorrichtungen 10 umfasst. Das bedeutet, dass die Fertigungseinrichtung 100 im Wesentlichen sämtliche im Rahmen der obigen Be- Schreibung erläuterten Bestandteile der Vorrichtung 10 in doppelter Ausführung enthält. Der Einfachheit und der besseren Übersichtlichkeit halber sind in der Figur 3 jedoch nicht alle im Rahmen der Figuren 1 und 2 bereits beschriebenen Elemente dargestellt. Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass sich die Vorrichtungen 10 bestimmte Einrichtungen auch teilen können. So ist es insbesondere denkbar, dass die Vorrich- tungen 10 eine gemeinsame Sterilisiereinrichtung 25 sowie ggf. eine gemeinsame

Steuereinrichtung aufweisen. Dadurch lässt sich bei im Vergleich zu einer einzigen Vorrichtung 10 doppelter Ausbringung bzw. Leistung der vorrichtungstechnische Aufwand verringern. Ferner erkennt man in der Fig. 3 noch eine Fördereinrichtung 55, auf der die gefertigten Beutel 5, z.B. um diese mit einer weiteren Umverpackung zu verse- hen, weitertransportiert werden. Man erkennt weiterhin, dass die Quernahtsiegeleinrichtung 33 bewegbare Plattenelemente 56, 57 aufweist, mittels deren Hilfe die Bodenbereiche 7 bzw. Kopfbereiche 8 der Beutel 5 geformt werden. Auch sind zusätzliche Längsnahtsiegelbacken 58 oberhalb der Abzugsbänder 53, 54 dargestellt, mit denen die in den Eckbereichen der Beutel 5 angeordneten Längsnähte gebildet werden.

In der Fig. 4 ist die Bevorratungseinrichtung 1 1 dargestellt, wie sie bei der Fertigungseinrichtung 100 eingesetzt ist, das heißt, dass sie zur Speicherung von zwei nebeneinander angeordneten Rollen 13 dient. Die Bevorratungseinrichtung 1 1 weist ein Gestell 1 10 mit zwei zueinander beabstandeten, senkrecht angeordneten Tragsäulen 1 12, 1 13 auf. Dabei ist an jeder Tragsäule 1 12, 1 13 ein Schwenkmechanismus 1 14, 1 15 befes- tigt, der mit einer Rolle 13 zusammenwirkt, indem die Rolle 13 auf einer horizontalen Achse gelagert ist, die wiederum mit dem Schwenkmechanismus 1 14, 1 15 verbunden ist. Dadurch kann jede der Rollen 13 zum Austausch oder zu sonstigen Zwecken mittels seines Schwenkmechanismus 1 14, 1 15 separat aus seiner in der Fig. 4 dargestell- ten Betriebsstellung horizontal verschwenkt werden. Hierbei werden die Rollen 13 beim

Wechseln und während des Betriebs durch die Bevorratungseinrichtung 1 1 1 automatisch zentriert.

In der Fig. 5 sind Teile der ersten Applikationseinrichtung 15 näher dargestellt. Diese weist ein Gestell 120 auf, auf dem für jede Materialbahn 12 eine Bevorratungsrolle 121 ,

122 mit ersten Teilen 2 in Achsen 123, 124 drehbar gelagert sind. Hierbei sind die Bevorratungsrollen 121 , 122 auf separaten Schlitten 125, 126 angeordnet, welche horizontal jeweils entsprechend der Doppelpfeile 127, 128 beweglich sind. Hierbei lässt sich die Position der Teile 2 auf der Materialbahn 12 erfassen. Die ersten Teile 2 wer- den zum Aufbringen auf die Materialbahn 12 erhitzt, damit sie mit der Materialbahn 12 eine gute Verbindung durch Heißsiegelung eingehen.

In der Figur 6 ist eine Materialbahn 12 dargestellt, in der mittels des in der Fig. 1 dargestellten Stempels 16 ein Loch 131 ausgebildet wurde. Man erkennt ferner ein erstes Teil 2, das von der inneren Seite 3 der Materialbahn 12 mit der Materialbahn 12 mittels der ersten Applikationseinrichtung 15 verbunden wurde.

In der Fig. 7 erkennt man eine Trenneinrichtung 132 als Teil der ersten Applikationseinrichtung 15, die jeweils ein erstes Teil 2 von der Bevorratungsrolle 121 abtrennt. Man erkennt ferner den Stempel 16 mit seinem Gegenhalter 133, eine Heißsiegelbacke 134 zum Befestigen des ersten Teils auf der Materialbahn 12 und ein Gegenstück 135 zum Aufbringen des erforderlichen Siegeldrucks in Verbindung mit der Heißsiegelbacke 134. Die Förderrichtung der Materialbahn 12 ist in der Fig. 7 durch den Pfeil 136 gekennzeichnet, wobei diese rechtwinklig zur Förderrichtung der Materialbahn 12 ver- läuft.

In der Fig. 8 sind Teile der zweiten Applikationseinrichtung 30 näher dargestellt. Man erkennt das gleichzeitig als Formrohr dienende Füllrohr 27 sowie ein am Schlauch 25 befestigtes erstes Teil 2. Die zweite Applikationseinrichtung 30 weist eine Ultraschall- siegeleinrichtung 141 auf, die jeweils ein zweites Teil 4 mit dem ersten Teil 2 verbindet. Ferner erkennt man einen Zuführschacht 142 als Teil eines Bevorratungsmagazins für die zweiten Teile 4 sowie einen Förderarm 143, der zwischen einer Aufnahmeposition zur Aufnahme eines zweiten Teils 4 und einer Siegelposition zur Wirkverbindung mit der Ultraschallsiegeleinrichtung 141 schwenkbar angeordnet ist.