Beschreibung

Bezeichnung

Vorrichtung zur Herstellung von Folienbeuteln

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Kunststoffverarbeitung und der Anlagentechnik. Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffbeuteln mit einem oder mehreren Ports.

Hintergrund der Erfindung

Kunststoffbeutel, häufig in Form von Folienbeuteln, werden im Bereich der Medizin eingesetzt. Ihre Verwendungsmöglichkeiten sind vielfältig. Kunststoffbeutel können zur Aufnahme von Infusionslösungen dienen und werden u.a. auch für die Aufbewahrung von Blut (Blut- konserven) und die Aufbewahrung von sterilen medizinischen Flüssigkeiten benutzt. Kunststoffbeutel benötigen Befüllungs- und Entnahmesysteme, die als so genannte Ports ausgeführt sind, wobei die Kunststoffbeutel je nach Verwendungszweck ein, zwei oder mehrere Ports aufweisen können. Jeder Port kann, je nach vorgesehener Verwendungsart, eine spezielle Formgebung und/oder individuelle Konstruktionsbestandteile haben.

Kunststoffbeutel mit Ports sind z. B. aus den Schriften DE 196 34 944 Cl und DE 199 58 952 Al bekannt. Dort werden Herstellungsverfahren beschrieben, bei denen ein einstückiges Einsatzstück aus Kunststoff in den Randbereich eines aus zwei übereinander liegenden Kunststofffolien gebildeten Kunststoffbeutels eingeschweißt wird. Das Einsatzstück besteht aus einem massiven Stück Kunststoff von ausreichender Querschnittsgröße, sodass in dem

Einsatzstück wahlweise ein, zwei oder mehrere Ports mit jeweils zylinderförmig kreisrundem Durchströmungsquerschnitt unterzubringen sind. Bei diesem Verfahren besteht allerdings die Gefahr, dass die Kunststofffolien beim Schweißen der Ports in den Beutel gedehnt wird. Die Dehnung der Kunststofffolien führt unter Umständen zu einer Schwächung der Folien und der Schweißnähte, insbesondere im Bereich der Ports.

Ports können in Kunststoffbeuteln mit verschiedenen Arten von Kunststoffelementen realisiert werden. Kunststoffelemente können als extrudierte Schläuche, z.B. aus Polypropylen mit oder ohne eine innere Schicht aus EVA, ausgebildet sein. Kunststoffelemente können auch als Spritzgussteile, z.B. aus Polypropylen, ausgebildet sein.

Die Herstellung von Kunststoffbeuteln erfolgt in bekannter Weise mit einem Herstellungsverfahren, bei dem zwei miteinander zu verschweißende Kunststofffolien einem Schweiß/Schneidwerkzeug zugeführt werden, das ein- oder mehrnutzig sein kann, d.h. dessen Werkzeugform für ein oder mehrere Kunststoffbeutel ausgelegt sein kann. Die Zuführung der miteinander zu verschweißenden Kunststoff-Folien erfolgt in Form von planparallel übereinander liegenden Endlos-Kunststofffolien, die üblicherweise als geblasener Endlos-Schlauch ungeschnitten oder in Bahnen geschnitten von einer Rolle abgezogen und mittels Tänzerwalzen gestreckt gehalten werden, wobei durch bekannte Mittel (z. B. durch eine Folienklemme) sichergestellt ist, dass das Zuführungsende der Kunststofffolien lagegenau an der Eingangsseite des aus zwei Werkzeughälften gebildeten Schweiß/Schneidwerkzeuges positioniert ist.

Sodann werden die Werkzeughälften auseinander gefahren und die Kunststofffolien werden durch das geöffnete Werkzeug hindurchgezogen. Zu diesem Zweck greifen üblicherweise Vakuumsauger durch das geöffnete Werkzeug hindurch und erfassen das an der Eingangsseite des Werkzeuges lagegenau positionierte Zuführungsende der Kunststofffolien und ziehen dieses Zufuhrungsende bis auf die Ausgangsseite durch das geöffnete Werkzeug hindurch, woraufhin beim oder kurz nach dem Zufahren (Schließen) der Werkzeughälfiten die Schweißnähte zwischen den Kunststofffolien konturengenau entsprechend der Form des oder der Kunststoffbeutel hergestellt werden und zugleich mittels Trennmesser, die in das Schweiß/Schneidwerkzeug eingebaut sind, die Kunststoffbeutel freigeschnitten und von den noch frischen (unverschweißten) Kunststofffolien abgetrennt werden derart, dass ein neues

Zufuhrungsende der Kunststofffolien an der Eingangsseite des Schweiß-Schneid- Werkzeuges positioniert ist.

Eine bekannte Lösung zur Vermeidung des Problems der Bildung von Schwachstellen beim Verschweißen der Ports ist in der deutschen Patentanmeldung Nr. der Firma Plümat + Lübeck GmbH bekannt. In diesem Fall werden Ports mit einem rhombus-förmigen unteren Teil in den Beutel eingesetzt. Somit werden Schwachstellen an den Schweißnähten weitgehend vermieden, da die Kunststofffolie nicht gedehnt wird, um ausreichendes Material für die Abdichtung der runde Kante des Ports sicherzustellen.

Allerdings werden in dieser Lösung andersartige Ports verwendet, was zum Teil nicht erwünscht ist.

Kurzfassung der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffbeuteln, welche die Probleme der Schwächung der Beuteln durch Ausdehnung der Kunststofffolien vermeidet.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffbeuteln aus Kunststofffolie mit Ports gelöst, wobei die Vorrichtung einen oder mehreren Folienspendern) zur Bereitstellung von Kunststofffolien, einen oder mehreren Portspendern zur Bereitstellung von einem oder mehreren Kunststoffelementen, ein kombiniertes Schweiß/Schneidwerkzeug und ein weiteres Schweißwerkezeug zum Schweißen der Ports aufweist. Das kombinierte Schweiß/Schneidwerkzeug bringt die Kunststoffelemente an die Kunststoffbeutel zur Bildung von Ports, nimmt Zusatzfolie auf und schweißt die Kunststofffolien zusammen. Durch die Aufnahme der Zusatzfolie wird eine zusätzliche Länge der Kunststofffolie bereitgestellt, welch die erforderliche zusätzliche Kunststofffolie für das Zusammenschweißen der Ports ausgleicht.

Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:

Fig. 1 zeigt eine Ausfuhrungsform einer Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffbeuteln

Fig. 2 zeigt schematisch einen Kunststoffbeutel mit Port

Fig. 3 zeigt schematisch ein Schneid/Schweißwerkzeug

Fig. 4 zeigt schematisch ein Körperkontur-Schweißwerkzeug;

Fig. 5 zeigt schematisch ein Kopfkontur-Schweißwerkzeug

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausfuhrungsform der Erfindung.

Detaillierte Erfindungsbeschreibung

Fig. 1 zeigt beispielhaft eine Vorrichtung 100 zur Herstellung von Kunststoffbeuteln 200 so- wie das damit verbundene Herstellungsverfahren. Ein Beispiel eines Kunststoffbeutels 200 ist in Fig. 2 dargestellt. Weitere Figuren zeigen detaillierter einzelne Bestandteile und/oder Verfahrensabläufe der Vorrichtung bzw. des Herstellungsverfahrens.

In Fig. 2 ist ein Kunststoffbeutel 200 mit zwei durch Kunststoffelemente 250 gebildeten Ports 210 dargestellt. In dieser Ausführungsform sind die Kunststoffelemente aus Kunststoffschläuchen gebildet. Die Kunststoffelemente 250 sind zwischen zwei Lagen Kunststofffolie 120, 130 eingeschweißt. Der Kunststoffbeutel 200 hat eine Körperkontur 230 um die drei Seiten, die keine Ports 210 aufweisen, und eine Kopfkontur 240 an der Ports enthaltende Seite. Ein solcher Kunststoffbeutel 200 kann Volumina zwischen typischerweise 100 ml und 3000 ml umfassen. Die innere Umrandung 240 des Kunststoffbeutels 330 ist durch die Verschweißung des Kunststoffbeutels 330 definiert. Die äußere Umrandung 250 ist durch das Schneiden des Kunststoffbeutel 330 definiert.

Die Vorrichtung 100 umfasst eine Schlauchzuführungsstation 105 zur Zuführung von Schläuchen 150 auf Dornen 155 mit einer Vorwärmstation 107. Die Schläuche 150 bilden später die Ports 210 für die Beutel 200. Zwei Lagen zweier Kunststofffolien 120, 130 werden von einem (nicht dargestellten) Folienspender und über eine Schlauchzuführung 110 der Vorrichtung 100 zugeführt. Die Kunststofffolien 120, 130 werden dabei von einer Trommel abgerollt. Als Kunststofffolie 120, 130 kann z.B. eine dreischichtige Polypropylenfolie dienen.

Eine dreischichtige Polypropylenfolie kann aus Polypropylen und Copolymeren gefertigt sein. Eine derartige dreischichtige Polypropylenfolie kann mit einer äußeren Schutzschicht, einer mittleren Barrierenschicht und einer inneren Schicht zum Verschweißen koextrudiert werden. In der Vorrichtung 100 liegen die beiden inneren Schichten der beiden Kunststofffolien 120, 130 aufeinander und die zwei Lagen der Kunststofffolien 120, 130 sind zusammen auf der Trommel aufgerollt. Die Kunststofffolien 120, 130 können auch aus Polyethylen oder EVUH bestehen.

Die Vorrichtung 100 hat weiter ein Schweiß-/Schneidewerkzeug 140 zum Schweißen der Köperkonturen 230 der Beutel 200 und zur Einführung der Ports 210 zwischen den zwei Lagen 120, 130 von Kunststofffolien 120, 130. Eine Kopfkonturschweißstation 160 schweißt die Kopfkonturen 240 der Beutel 200 und eine Schlauchschweißstation 170 schweißt die Schläu- che 150 in die Beutel 200. In der Abkühlstation 170 werden die Schläuche 150 abgekühlt, bevor die Beutel 200 von der Vorrichtung 100 bei einer Beutelausführstation 175 ausgeführt werden. In der abgebildet Ausführungsform werden gleichzeitig zwei Beutel 200 mit jeweils zwei Ports 210 gefertigt. Allerdings kann die Vorrichtung 100 zB zur Herstellung von einzelnen Beuteln 200 mit einem oder mehreren Ports 210 oder für die Herstellung von vier Beuteln mit jeweils zwei Ports 210 verwendet werden.

Das erste Schweiß/Schneidwerkzeug 140 ist in Fig. 3 abgebildet. Es hat eine obere Hälfte 310 und eine im Wesentlichen spiegelbildlich angeordnete untere Hälfte 320.

Von der Folienzuführung 110 gelangen die zwei Lagen Kunststofffolie 120, 130 zum ersten Schweiß/Schneidwerkzeug 140. Ebenfalls in das erste Schweiß/Schneidwerkzeug 140 werden Kunststoffschläuche 150 eingebracht. Die Kunststoffschläuche 150 werden auf Dornen 150 bei der Schlauchzuführungsstation 105 aufgebracht und bilden später die Ports 210 der Kunst-

Stoffbeutel 200. Bei einer Vorwärmstation 107 werden die Schläuche 150 erwärmt, um das Herstellungsverfahren zur Beschleunigung.

Die Dornen 155 befinden sich fix auf einem Riemen 157 und können mit dem Riemen 157 befördert werden. Der Vorschub der Dornen 155 ist zeitlich mit dem Takt des kombinierten Schweiß/Schneidwerkzeugs 140 koordiniert. Während des Schweiß/Schneidschritts steht der Vorschub still. Das Aufbringen der Kunststoffschläuche 150 auf die Dornen 155 geschieht in der Stillstandsphase während eines Schweiß/Schneidschritts.

Im ersten Schweiß/Schneidwerkzeug 140 werden die Kunststoffschläuche 150 mit einem Endbereich zwischen den zwei Lagen der Kunststofffolien 120, 130 eingebracht. Die Kunststofffolien 120, 130 liegen weitgehend auf dem unteren Schweißwerkzeug 370. Das untere Schweißwerkzeug 370 wird mit Heizelementen auf einer konstanten Temperatur von ungefähr 100 ⁰ C gehalten. Diese Temperatur liegt unterhalb der Erweichungstemperatur der Kunststofffolien 120, 130. Dadurch können die Kunststofffolien 120, 130 problemlos über sas untere Schweißwerkzeug 370 gleiten, ohne darauf „anzukleben". Das untere Schweißwerkzeug 370 ist aus hartem und/oder gehärtetem Stahl gefertigt. Das untere Schweiß Werkzeug 370 ist auswechselbar und unbeweglich an der Vorrichtung 100 montiert.

In den Bereichen des unteren Schweißwerkzeugs 370, in denen die Kunststoffschläuche 150 zwischen den Kunststofffolien 120, 130 liegen, befinden sich Heftstifite 390 in dem unteren Schweißwerkzeug 370. Die unteren Heftstifte 390 haben jeweils eine Vertiefung, um beim Pressen der oberen Schweißwerkzeugs 340 auf das untere Schweißwerkzeug 370 die Dicke der Kunststoffschläuche 150 auszugleichen. In der dargestellten Ausführungsform nehmen zwei Heftstifte 390 mit zwei Vertiefungen zwei Kunststoffschläuche 150 für einen Kunststoffbeutel 200 auf. Die unteren Heftstifte 390 in dem unteren Schweißwerkzeug 370 sind auswechselbar und unbeweglich an dem unteren Schweißwerkzeug 370 montiert. Die Einsätze 380 können für andere Formen von Kunststoffbeuteln 330 ausgetauscht werden oder wegen Verschleiß ersetzt werden.

Die obere Hälfte 310 des kombinierten Schweiß/Schneidwerkzeugs 140 umfasst einen oberen Folienformeinsatz 350 und ein obere Schweißwerkzeug 340, auf dem eine mit Schweißformen geformte Aluminiumheizplatte 40 und Trennvorrichtungen, die eine Schneidform 80

bilden, montiert sind. Als Trennvorrichtungen dienen messerartige Stahlstücke, die die Kunstststofffolien 120, 130 durchschneiden und so die Kunststoffbeutel 200 aus den Kunststofffolien 120, 130 ausschneiden. Die geformte Aluminiumheizplatte 40 hat eine schnelle Temperaturregelung, mit der Temperaturen, z.B. 140 ⁰ C, oberhalb des Schmelzpunktes der verwendeten Materialien der Kunststofffolien 120, 130 eingestellt und gehalten werden können. Die Trennvorrichtungen, welche die Schneidform 80 bilden, sowie die geformte Aluminiumheizplatte 40 können ausgewechselt werden. Durch Auswechseln der Trennvorrichtungen und der Aluminiumheizplatte 40 können unterschiedliche Formen von Kunststoffbeuteln 200 hergestellt werden oder verschlissene Werkzeugteile ersetzt werden. Der obere Folien- formeinsatz 350 hat auf der inneren, der zweiten Lage 130 der Kunststofffolien zugewandten Seite 355 eine wellenförmig gebildete Oberfläche.

Die untere Hälfte 320 des kombinierten Schweiß/Schneidwerkzeugs 140 umfasst einen unteren Folienformeinsatz 380 und ein unteres Schweißwerkzeug 370. Das untere Schweißwerk- zeug 370 hat ebenfalls eine geformte Aluminiumheizplatte mit einer schnellen Temperaturregelung zur Einstellung der Temperatur. Der untere Folienformeinsatz 380 hat auf der inneren, der ersten Lage 120 der Kunststofffolien 120, 130 zugewandten Seite 385 eine wellenförmig gebildete Oberfläche. Die innere Seite 385 der untere Hälfte 320 ist komplementär zu der inneren Seite 355 der oberen Hälfte 310 geformt, d.h. die Spitzen der Wellen auf den inneren Seiten 355 und 385 passen in den leeren Räumen zwischen den Spitzen auf der jeweiligen anderen inneren Seite 355, 385.

Die obere Hälfte 110 ist an der Vorrichtung 100 mit Pressvorrichtungen verbunden. Dadurch kann die obere Hälfte 310 auf die untere Hälfte 320 gedrückt werden, wie in Fig. 3a-3c abge- bildet ist. Fig. 3a zeigt eine erste, offene Position der oberen Hälfte 310 und der unteren Hälfte 320. In einem ersten Arbeitsschritt (Fig. 3a) werden die obere Hälfte 310 und der unteren Hälfte 320 teilweise zusammengedrückt. Dabei berühren die Spitzen der inneren Seite 385 der unteren Hälfte 320 die erste Lage 120 der Kunststofffolie und die Spitzen der inneren Seite 355 der oberen Hälfte 310 die zweite Lage 130 der Kunststofffolie und ziehen eine zusätzli- che Folienlänge 135 der Kunststofffolien 120, 130 in den Raum zwischen der oberen Hälfte 310 und der unteren Hälfte 320 ein. Die genaue Länge der zusätzlich eingezogene Kunststofffolie 120, 130 wird vorherbestimmt und die Größe der „Wellen" somit berechnet.

In einem zweiten Arbeitsschritt (Fig. 3c) wird die obere Hälfte 310 auf die untere Hälfte 320 zusammengedrückt. Beim Zusammendrücken werden die, durch die untere Hälfte 320 vorgewärmten, Kunststofffolien 120, 130 entlang eine Köperkontur 230 verschweißt und durch die Trennvorrichtungen entlang der Schneidform 40 geschnitten. Dabei werden die Kunststoff- schlauche 150 noch nicht vollständig in den Beutel 200 eingeschweißt. Lediglich an den Berührungspunkte zwischen den oberen Heftstiften 360 und den unteren Heftstiften 390 mit dem Kunststofffolie 120, 130 findet ein Verschweißen zwischen den Kunststoffschläuchen 150 und der Kunststofffolie 120, 130 statt.

Die teilgefertigten Kunststoffbeutel 200 werden anschließend aus dem kombinierte Schweiß/Schneidwerkzeug 140 mittels der Dornen 155 herausgezogen und in die Kopfkonturschweißstation 160 eingeführt. In der Kopfkonturschweißstation 160 wird die Kopfkontur 240 durch Zusammendrucken eines oberen Schweißwerkzeuges 162 und eines unteren Schweißwerkzeuges 164 (Fig. 4). Aufgrund der zusätzliche Folienlänge 135 bleibt eine ausre- chende Menge der Kunststofffolien 120, 130 zwischen den Schläuchen 150, dass eine Ausdehnung der Kunststofffolien (und somit Schwächung) zwischen den Schläuchen 150 nicht erforderlich ist.

Die fast vollständig gefertigten Kunststoffbeutel 200 werden anschließend aus der Kopfkon- turstation 160 mittels der Dornen 155 herausgezogen und in die Schlauchschweißstation 160 eingeführt. Die Schlauchschweißstation 160 weist ebenfalls ein oberes Schweißwerkzeug 167 und ein unteres Schweißwerkzeug 169 auf und in der Schlauchschweißstation 160 werden die Schläuche 150 fest und somit abgedichtet in den Kunststoffbeuteln 200 eingeschweißt.

Nach Abkühlen der Kunststoffbeuteln 200 in der Abkühlstation werden die Kunststoffbeuteln 200 aus der Vorrichtung 100 bei der Beutelausführstation 175 und in eine Befullungsanlage (nicht dargestellt) überführt.

Die Aufnahme einer zusätzlichen Folienlänge 355 lässt sich auch bei einem Folienbeutel mit einem einzelnen Port realisieren. In diesem Fall werden die obere Hälfte 310 und die untere Halte 320 des Schneid/Schweißwerkzeugs so gestalten, das ein unterer Folienaufnahmeraum und ein oberer Folienaufnahmeraum unmittelbar an dem Kunststoffschlauch (oder Kunststoffelement) gebildet ist. Diese Ausführungsform ist in Fig. 6 dargestellt.