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Patent Searching and Data


Title:
PROCESS FOR TESTING THE TIGHTNESS OF PACKAGES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1998/016809
Kind Code:
A1
Abstract:
A process is disclosed for testing the tightness of a package (11) containing a packaged object (10) and in which a test gas is contained. The packaged object (10) is introduced into a test chamber formed by two extensible foils (2, 3). The space between the foils (2, 3), in which the packaged object is contained, is evacuated in such a way that the foils (2, 3) can wrap the packaged object (10). At least in the areas of their surfaces which face the packaged object (10) and in which the tightness of the package (11) is to be tested, the foils (2, 3) are provided with means (12) which form a coherent intermediate space (13) over the areas to be tested of the package (11). The intermediate space (13) is evacuated down to a pressure lower than the pressure within the package (11). The evacuated intermediate space (13) is connected to a detector (30) sensitive to the test gas to determine if test gas escapes outwards through the inspected area of the package (11).

Inventors:
NOTHHELFER MARKUS (DE)
SECKEL INGO (DE)
Application Number:
PCT/EP1997/004423
Publication Date:
April 23, 1998
Filing Date:
August 13, 1997
Export Citation:
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Assignee:
LEYBOLD VAKUUM GMBH (DE)
NOTHHELFER MARKUS (DE)
SECKEL INGO (DE)
International Classes:
G01M3/22; G01M3/32; (IPC1-7): G01M3/22; G01M3/32
Foreign References:
US3813923A1974-06-04
US5513516A1996-05-07
FR2319891A11977-02-25
EP0152981A11985-08-28
Attorney, Agent or Firm:
Leineweber, J�rgen (K�ln, DE)
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Claims:
Prüfung der Dichtheit von Verpackungen PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Prüfung der Dichtheit der Verpackung (11) eines verpackten Gegenstandes (10), wobei sich innerhalb der Verpackung (11) ein Testgas befindet ; die Dichtheitsprüfung erfolgt in der Weise, dass der verpackte Gegenstand (10) in einen Testraum eingebracht wird, den zwei dehnbare Folien (2,3) dadurch bilden, dass ein den verpackten Gegenstand enthaltener Raum zwischen den Folien (2,3) derart evakuiert wird, dass die Folien (2,3) in der Lage sind, den verpackten Gegenstand (10) einzuschlies sen ; die Folien (2,3) weisen zumindest in den Be reichen ihrer Oberflächen, die dem verpackten Ge genstand (10) zugewandt sind und in denen die Dichtheitsprüfung der Verpackung (11) stattfinden soll, Mittel (12) auf, die einen zusammenhängenden Zwischenraum (13) über den zu prüfenden Bereichen der Verpackung (11) bilden ; der Zwischenraum (13) wird auf einen Druck evakuiert, der kleiner ist als der Druck innerhalb der Verpackung (11) ; zur Fest stellung, ob Testgas durch den zu untersuchenden Bereich der Verpackung (11) nach außen dringt, wird der evakuierte Zwischenraum (13) mit einem testgas empfindlichen Detektor (30) verbunden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Testgas Helium verwendet wird, das sich mit einer Konzentration von 5 bis 25 %, vorzugs weise 10 %, innerhalb der Verpackung (11) befindet.
3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Rah menkonstruktion (1) mit zwei Rahmen (4,5), in de nen die Folien (2 bzw. 3) befestigt sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, dass die Rahmen (4,5) über ein oder mehrere Scharniere (7) miteinander verbunden sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn zeichnet, dass die Folien (2,3) im Bereich ihrer dem zu prüfenden Gegenstand (10) zugewandten Seite mit Mitteln (12) ausgerüstet sind, die einen zusam menhängenden Zwischenraum (13) zwischen den Folien (2,3) und der Verpackung (11) des Gegenstandes (10) sicherstellen.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß die Mittel (12) als separate Netze, Poren folien, Sinterfolien, Noppenfolien oder dergleichen ausgebildet sind.
7. Einrichtung nachh Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, dass die Folien (2,3) selbst mit Noppen oder einer porösen Schicht ausgerüstet sind.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, da durch gekennzeichnet, dass sich die Mittel (12) bis in den Randbereich der Folien (2,3) erstrecken und dass der Anschluss für eine Vakuumpumpe (28,33) und einen testgasempfindlichen Detektor (30) im Randbereich der Rahmenkonstruktion (1) angeordnet ist.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, da durch gekennzeichnet, dass die Folien (2,3) nur dort mit den Mitteln (12) ausgerüstet sind, wo eine Dichtheitsprüfung stattfinden soll und dass eine der beiden Folien (2,3) mit einem Anschluss (21) für eine Vakuumpumpe (28) und einem testgasempfind lichen Detektor (30) ausgerüstet ist.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, da durch gekennzeichnet, dass die Folien (2,3) nur dort mit den Mitteln (12) ausgerüstet sind, wo eine Dichtheitsprüfung stattfinden soll und dass ein sich vom Randbereich der Rahmenkonstruktion (1) in den Bereich der Dichtheitsprüfung erstreckendes Rohr (25) mit Öffnungen (26) für den Anschluss ei ner Vakuumpumpe (28) und eines testgasempfindlichen Detektors (30) vorgesehen ist.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, da durch gekennzeichnet, dass zwischen den Rahmen (4, 5) der Rahmenkonstruktion (1) eine Dichtung (17) vorgesehen ist.
12. Einrichtung nach Anspruch 11 und einem der Ansprü che 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich im Randbereich der Rahmenkonstruktion (1) ein An schluss (Bohrungen 15, Leitung 16) für eine Vakuum pumpe (33) befindet.
13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 12, da durch gekennzeichnet, dass die Folien (2,3) einer Reissdehnung von 400 bis 600 % und eine Reissfe stigkeit von 30 bis 50 MBa haben.
14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich net, dass die Folien aus Polyesteroder Polyether urethan bestehen.
15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 14, da durch gekennzeichnet, dass der testgasempfindliche Detektor ein Massenspektrometer ist.
Description:
Prüfung der Dichtheit von Verpackungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrich- tung zur Prüfung der Dichtheit der Verpackung eines ver- packten Gegenstandes.

Lebensmittel, Pharmazeutika, in der Medizin einsetzbare, zum Beispiel nur einmal verwendbare Gegenstände usw. be- finden sich in aller Regel in einer Verpackung (Folie, Fläschchen oder Ampulle mit Verschluss usw.). Diese Ver- packung hat die Aufgabe, den verpackten Gegenstand vor jeder Kontamination von auben zu schützen. Bei Lebens- mitteln hat die Verpackung häufig noch den zusätzlichen Zweck, einen Aromaverlust des verpackten Gutes zu ver- hindern. Diese und andere Zwecke kann die gewählte Ver- packung nur dann erfüllen, wenn sie hermetisch dicht ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit de- ren Hilfe die Dichtheit der Verpackung eines verpackten Gegenstandes einfach, schnell und sicher überprüfbar ist.

Beim Verfahren nach der vorliegenden Erfindung wird vor- ausgesetzt, dass sich innerhalb der Verpackung ein Test- gas befindet. Dieses kann zum Beispiel ein Schutzgas für das verpackte Gut sein (zum Beispiel Stickstoff, Argon, Kohlendioxid oder dergleichen). Eine andere Möglichkeit besteht darin, im Zuge des Verpackungsprozesses dafür zu sorgen, dass sich innerhalb der Verpackung ein typisches Testgas, wie Helium, befindet. Wesentlich ist, dass ein Detektor in der Lage ist, das in der Verpackung des ver- packten Gegenstandes vorhandene Testgas von Luft zu un- terscheiden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Ver- packung einen Helium-Gasanteil enthält, der 5 bis %, vorzugsweise 10 %, beträgt.

Die erfindungsgemäße Prüfung der Dichtheit der Verpak- kung erfolgt in der Weise, dass der verpackte Gegenstand in einen Testraum eingebracht wird, den zwei dehnbare Folien dadurch bilden, dass ein den verpackten Gegen- stand enthaltender Raum zwischen den Folien derart eva- kuiert wird, dass die Folien in der Lage sind, den ver- packten Gegenstand einzuschliessen. Die Folien weisen zumindest in den Bereichen ihrer Oberflächen, die dem verpackten Gegenstand zugewandt sind und in denen die Dichtheitsprüfung der Verpackung stattfinden soll, Mit- tel auf, die einen zusammenhängenden Zwischenraum über den zu prüfenden Bereichen der Verpackung bilden. Dieser Zwischenraum wird auf einen Druck evakuiert, der kleiner ist als der Druck innerhalb der Verpackung. Zur Fest- stellung, ob Testgas durch den zu untersuchenden Bereich der Verpackung nach außen dringt, wird der evakuierte Zwischenraum mit einem testgasempfindlichen Detektor verbunden.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass sich der Testraum stets der Form des Prüflinges anpasst, so dass sich ein minimales, schnell zu evakuierendes Volumen ergibt. Eine Testkammer dieser Art ist ausserdem wesentlich einfacher und leichter als vorbekannte Dichtheitsprüfkammern, die aus Druckfestig- keitsgründen ausreichend stabil ausgebildet sein müssen.

Schliesslich bilden die sich auf der Verpackung abstüt- zenden Folienbereiche für die Verpackung einen Schutz.

Selbst hochempfindliche Verpackungen können einem rela- tiv grossen Differenzdruck ausgesetzt werden, welcher massgebend für die Empfindlichkeit der Dichtheitsprüfung ist.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand von in den Figuren 1 bis 4 schematisch darge- stellten Ausführungsbeispielen für eine Vorrichtung zur Durchführung der Dichtheitsprüfung von Verpackungen er- läutert werden.

Die Figuren 1 bis 3 zeigen jeweils Schnitte durch Rah- menkonstruktionen 1 mit darin befestigten Folien 2 und 3. Figur 4 zeigt ein Schaltschema von für den Betrieb einer Dichtheitsprüfeinrichtung nach der Erfindung not- wendigen Mitteln.

Die Rahmenkonstruktionen 1 nach den Figuren 1 bis 3 um- fassen jeweils zwei Rahmen 4 und 5, in denen die Folien 2 bzw. 3 derart befestigt, insbesondere eingespannt sind, dass sie sich im wesentlichen parallel zueinander erstrecken. Mit Hilfe des Handgriffes 6 kann der obere Rahmen 4 angehoben werden. Zweckmässig sind die Rahmen 4,5 über ein Scharnier 7 (Figuren 1, 2) miteinander verbunden.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1 und 2 befindet sich zwischen den Folien 2 und 3 ein Gegenstand 10 mit einer auf Dichtheit zu überprüfenden Verpackung 11. Die Folien 2,3 sind im Bereich ihrer dem Gegenstand 10 zugewandten Seite mit Mitteln 12 ausgerüstet, die ei- nen zusammenhängenden Zwischenraum 13 zwischen den Foli- en 2,3 und der Verpackung 11 sicherstellen. Diese Mit- tel 12 können separate Netze, Porenfolien, Sinterfolien oder auch Noppenfolien sein. Auch die Folien 2,3 selbst können mit Noppen ausgerüstet sein. Schliesslich besteht die Möglichkeit, Folien einzusetzen, die einseitig porös sind.

Um den zur Dichtheitsprüfung der Verpackung notwendigen Testraum zu bilden, wird der Raum zwischen den Folien 2, 3 evakuiert. Dadurch legen sich die Folien 2,3 dem Ge- genstand 10 an und bilden einen Testraum, der den von den Mitteln 12 gebildeten Zwischenraum 13 und das Volu- men des verpackten Gegenstandes 10 umfasst. Im Testraum wird ein Druck erzeugt, der ausreichend niedrig ist, um -für den Fall des Vorhandenseins eines Lecks-inner- halb der Verpackung befindliches Testgas austreten zu lassen. Der möglicherweise innerhalb der Verpackung herrschende Unterdruck (Vakuumverpackung) ist dabei zu berücksichtigen. Das Testgas wird in an sich bekannter Weise mit einem an den Zwischenraum 13/Testraum ange- schlossenen testgasempfindlichen Detektor nachgewiesen.

Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 1 erfolgt die Evaku- ierung über Bohrungen 15 in einem oder beiden Rahmen 4, 5 sowie über die daran angeschlossene Leitung 16. Die den Zwischenraum 13 bildenden Mittel 12 erstrecken sich bis in die Randbereiche der Folien 2,3 hinein, damit gegebenenfalls austretendes Testgas über die Bohrungen 15 in die Leitung 16 gelangen kann, an die auch der testgasempfindliche Detektor angeschlossen ist. Zur Ab- dichtung des Testraumes nach aussen ist zwischen den Rahmen 4,5 die Dichtung 17 vorgesehen.

Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 2 erfolgt die Evaku- ierung des Testraumes über einen zentralen Anschluss 21, der z. B. als Schlauchanschluss 22 ausgebildet sein kann und mit der Leitung 18 in Verbindung steht. Die den Zwi- schenraum 13 bildenden Mittel 12 erstrecken sich nicht bis in den Randbereich der Folien 2,3, so dass die aus- sere Abdichtung des Testraumes dadurch erfolgt, dass sich die Folien 2,3 nach einer beginnenden Evakuierung im Randbereich einander unmittelbar anlegen. Die weitere Evakuierung und die Prüfung auf Dichtheit erfolgen über den Anschluss 21.

Aus Gründen einer schnellen Evakuierung und/oder aus Si- cherheitsgründen kann es zweckmässig sein, auch beim Ausführungsbeispiel nach Figur 2 eine Rahmendichtung 17 und Mittel zur Evakuierung des äusseren Randbereichs, wie sie zu Figur 1 beschrieben sind, vorzusehen. Eine Verbindung der Leitung 16 mit dem Detektor ist dann nicht erforderlich.

Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 3 sind die Rahmen 4, 5 jeweils zweiteilig (Rahmenteile 40,41 bzw. 50,51).

Zwischen den zugehörigen Rahmenteilen 40,41 bzw. 50,51 sind die Folien 2,3 eingespannt. Die der Bildung des Zwischenraumes 13 bildenden Mittel 12 sind lediglich als Linien dargestellt. Um bei zwischen den Folien 2,3 ein- geschlossenen Gegenständen eine Verbindung zwischen dem Testraum und einem Detektor sicherzustellen, ist ein sich vom Rand 5 in den Testraum erstreckendes Rohr 25 mit Bohrungen 26 vorhanden.

Nach der Durchführung einer Dichtheitsprüfung wird der Testraum belüftet, so dass die Rahmen 4,5 voneinander entfernt und der geprüfte Gegenstand herausgenommen wer- den kann. Von der Grosse der Folien 2,3 und der Grosse der verpackten Gegenstände hängt es ab, ob gleichzeitig die Verpackung von mehreren Gegenständen untersucht wer- den kann.

Die der Bildung des Zwischenraumes 13 dienenden Mittel 12 bestimmen den Ort der Dichtheitsprüfung. Dadurch be- steht die Möglichkeit, die Dichtheitsprüfung auf rele- vante Bereiche-bei Ampullen z. B. nur der Bereich der Verschlüsse-zu beschränken. Der übrige Bereich einer Ampulle kann z. B. mit den ihr dicht anliegenden Folien 2,3 die äussere Abdichtung des Testraumes bilden. Auch die einseitige Dichtheitsprüfung eines Gegenstandes (z. B. die Überprüfung der Dichtheit des Deckels einer Schale) ist möglich. In diesem Fall braucht nur eine der beiden Folien 2,3 mit den Mitteln 12 ausgerüstet zu sein.

Die beim Gegenstand der Erfindung zu verwendenden Folien sollen bei einer Dicke von 0,4 mm äusserst dehnbar (Reissdehnung 400 bis 600 %) sein und eine hohe Reissfe- stigkeit (30 bis 50 MPa) haben. Folien dieser Art sind in der Lage, sich selbst der Form von kantigen Prüflin- gen kurzzeitig ohne bleibende Verformungen anzupassen.

Folien mit diesen Eigenschaften sind auf dem Markt unter dem Namen PLATILON (Marke der Firma"elf atochem" Deutschland GmbH) bekannt. Dabei handelt es sich um Po- lyester-oder Polyetherurethan-Folien. Sie erlauben die gewünschte Dichtheitsprüfung mit Empfindlichkeiten, die unter 1-10-4 mbar l/s liegen, und zwar mit Prüfzeiten von wenigen Sekunden.

Figur 4 zeigt schematisch zur Durchführung einer Dicht- heitsprüfung notwendige Einrichtungen. Gewählt ist eine Rahmenkonstruktion 1 mit einem zentralen Anschluss 21 für die Evakuierung des Testraumes und für seinen An- schluß an einen Testgasdetektor. Ausserdem ist die Lei- tung 16 (vgl. Figur 1) vorhanden, über die eine Evakuie- rung des Randbereiches erfolgt.

An den zentralen Anschluss 21 ist die Leitung 18 ange- schlossen, die über das Ventil 27 mit der Vakuumpumpe 28 und über das Ventil 29 mit dem Detektor 30 in Verbindung steht. Über das Ventil 31 kann der Testraum belüftet werden. Die Leitung 16 steht über das Ventil 32 mit der Vakuumpumpe 33 in Verbindung. Über das Ventil 34 kann sie belüftet werden.

Die Steuerung der Dichtheitsprüfung erfolgt automatisch.

Dazu siind eine Steuereinheit 35 mit einem Warn-/Alarm- Geber 36 vorgesehen. Druckabhängigen Steuervorgängen dienen die Drucksensoren 37 und 38, die den Druck in den Leitungen 16,18 überwachen.

Der Ablauf einer Dichtheitsprüfung mit der Einrichtung nach Figur 4 erfolgt in der Weise, dass der zu prüfende Gegenstand zunächst auf die Folie 3 gelegt und die Rah- menkonstruktion 1 geschlossen wird. Sämtliche Ventile sind geschlossen. Durch Öffnen der Ventile 27 und 32 werden der den verpackten Gegenstand eng umschliessende Testraum gebildet und der Randbereich evakuiert. Im Testraum wird bereits nach kurzer Zeit (wenige Sekunden) ein Druck von etwa 1 mbar erreicht, der die Zuschaltung des Detektors 30 (Offnen des Ventils 29) erlaubt. Der Detektor 30 ist zweckmässig ein Massensprektrometer, das auf das Testgas (das auch eine spezielle Gasmischung sein kann) eingestellt ist. Ist die Verpackung undicht, wird Testgas registriert. Von der Steuereinh, eit 35 wird der Warn-/Alarm-Signalgeber 36 aktiviert. Nach dem Ab- schluss der eigentlichen Leckprüfung werden die Ventile 27,29,32 geschlossen und die Belüftungs-Ventile 31,34 geöffnet, so dass der geprüfte Gegenstand der Rahmenkon- struktion 1 entnommen werden kann.