DE10324749A1

DE10324749A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Verpackungsbehältern

Info

Publication number: DE10324749A1
Application number: DE2003124749
Authority: DE
Inventors: Dimitris Kourtoglou
Original assignee: KOURTOGLOU SA; Kourtoglou Sa Nea Kios
Current assignee: KOURTOGLOU SA; Kourtoglou Sa Nea Kios
Priority date: 2003-05-30
Filing date: 2003-05-30
Publication date: 2004-12-16
Also published as: EP1631495A2; WO2004106162A3; EP1631495B1; WO2004106162A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Verpackungsbehältern aus einer aus Kunststoffmaterial bestehenden Basisfolie, insbesondere durch Tiefziehen und Blasformen. Um hierbei die Herstellungskosten zu reduzieren und die Fertigungsgenauigkeit der Verpackungsbehälter zu erhöhen, wird vorgeschlagen, bereits vor dem Formen der Verpackungsbehälter von der Basisfolie einzelne Folienstücke abzutrennen, aus denen die Verpackungsbehälter geformt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Verpackungsbehältern, wobei die Verpackungsbehälter aus einer zumindest teilweise aus Kunststoffmaterial bestehenden Basisfolie insbesondere durch Tiefziehen und Blasformen geformt werden.
Daneben betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen von Verpackungsbehältern, mit einer Zuführeinrichtung für eine zumindest teilweise aus Kunststoffmaterial bestehenden Basisfolie als Ausgangsmaterial für die Verpackungsbehälter, und einer Formstation zur Ausbildung der Verpackungsbehälter vorzugsweise durch Tiefziehen und Blasformen.

Ein solches Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind aus der europäischen Patentanmeldung EP 98 910 706.5 bekannt. Hierbei werden zur Herstellung von Formteilen aus Kunststoff, wie beispielsweise Verpackungsbehälter aus der Basisfolie ein quasi endloses Folienmaterial von einer Rolle eingesetzt, wobei das Folienmaterial durch die gesamte Fertigungsanlage läuft und die Formteile bis zu ihrer vollständigen Fertigstellung mit der Basisfolie verbunden bleiben und erst in einem letzten Bearbeitungsschritt aus dieser ausgestanzt und dadurch von dem endlosen Folienband getrennt werden.

Diese Herstellungsweise, bei der die so gefertigten Formteile mit der endlosen Basisfolie verbunden bleiben, weist jedoch den Nachteil auf, dass durch das Ausformen der Formteile, das meistens mit Hitzeeinwirkung verbunden ist, Materialspannungen und Verwindungen in der endlosen Kunststofffolie entstehen, die zu Positionierungsproblemen in den folgenden Arbeitsschritten, insbesondere beim Befüllen der Formteile und beim Verschließen der Formteile führen.

Weiterhin ist diese Technologie nur eingeschränkt verwendbar, wenn es um die Reduzierung von Verschnitt, insbesondere bei frei geformten Behälterquerschnitten geht, insbesondere bei solchen, die einen Hinterschnitt aufweisen.

In jedem dieser Fälle bedarf es eines gewissen Mindestabstands zwischen den einzelnen geformten Behältern, so dass hierdurch große Verluste an der Basisfolie auftreten, die die Fertigungskosten erhöhen und auch die Produktionsgenauigkeit vermindern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass eine Fertigung der Verpackungsbehälter kostengünstige und mit größerer Genauigkeit als bisher erfolgen kann.

Diese Aufgabe wird für ein Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass vor dem Formen der Verpackungsbehälter von der Basisfolie einzelne Folienstücke abgetrennt werden, aus denen die Verpackungsbehälter nach dem Abtrennen geformt werden.

Daneben wird diese Aufgabe für eine Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Formstation eine Trennstation vorgeschaltet ist, in der von der Basisfolie vor dem Formen der Verpackungsbehälter einzelne Folienstücke abgetrennt werden, aus denen die Verpackungsbehälter geformt werden.

Indem die Basisfolie, aus der die Verpackungsbehälter geformt werden, nicht wie bisher als kontinuierliche Folie den gesamten Fertigungsprozess durchläuft, sondern bereits am Anfang des Fertigungsprozesses in einzelne Folienabschnitte bzw. -stücke getrennt wird, können Materialspannungen und dadurch bedingte großflächige Verformungen und Verwindungen, die insbesondere durch die unterschiedlichen Temperaturen der einzelnen Fertigungsabschnitte auftreten, erheblich reduziert werden, da sich die Verformungen und Materialspannungen auf jeweils einen abgetrennten Folienabschnitt begrenzen.

Durch die Bildung einzelner Folienabschnitte als Ausgangsbasis für jeweils einen oder mehrere Verpackungsbehälter, kann ferner auch Folienmaterial eingespart werden, da insbesondere bei Verpackungsbehältern die Hinterschneidungen aufweisen, also in der Ebene des Ausgangsfolienmaterials einen geringeren Querschnitt als in einer höher oder tiefer gelegenen Ebene aufweisen, dieser Bereich zwischen aufeinanderfolgenden Verpackungsbehältern nicht mit Folienmaterial überbrückt werden muss.

Vorzugsweise werden die einzelnen Folienstücke nach dem Abtrennen jeweils getrennt voneinander entlang zumindest einer Fördereinrichtung bewegt, wobei an der Fördereinrichtung einzelne Stationen zur Bildung des fertigen, befüllten und verschlossenen Verpackungsbehälters angeordnet sind.

Hierbei wird aus jedem Folienstück in einer Ausführungsform jeweils ein Verpackungsbehälter geformt oder, in einer anderen Ausführungsform jeweils mehrere Verpackungsbehälter aus einem Folienstück geformt. Vorzugsweise sind im letzten Falle alle geformten Folienbehälter nebeneinander in einer Linie angeordnet, wobei die Anordnung vorzugsweise senkrecht zur Förderrichtung vorgesehen ist, wobei eine diagonale Anordnung jedoch auch denkbar ist.

Hierbei wird jeder Verpackungsbehälter mit einem separaten, bereits von einer Siegelfolie abgetrennten Deckabschnitt verschlossen, wobei die Fläche des Deckabschnittes im Wesentlichen den Bereich des Verpackungsbehälters entspricht, der in einem späteren Vorgang aus der Ebene der Basisfolie aus dem Folienstück an einer vorgefertigten Sollbruchlinie abgetrennt wird. Der Deckabschnitt mag jedoch zusätzlich eine über diesen Bereich herausragende Aufreißflasche aufweisen.

Vorzugsweise wird der Deckabschnitt nach dem Auflegen auf die Einfüllöffnung bzw. die Oberfläche des Folienstückes an mehreren Punkten gehalten und dann insbesondere mittels Punktschweißen an dem Verpackungsbehälter befestigt, bevor er mit diesem durch Verschweißen vollständig verbunden wird. Vorzugsweise wird der Verpackungsbehälter erst nach dem Verschließen mit der Siegelfolie von dem Folienstück separiert.

Vorzugsweise wird sowohl die Basisfolie bzw. das hiervon abgetrennte Folienstück wie auch die Siegelfolie insbesondere durch UV-Bestrahlung sterilisiert, bevor ein Verpackungsgut in den Verpackungsbehälter eingefüllt bzw. die Siegelfolie auf den Verpackungsbehälter aufgebracht wird.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens für befüllte und verschlossene Verpackungsbehälter,
2a, 2b eine Seitenansicht und eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung zum Herstellen befüllter und verschlossener Verpackungsbehälter,
3 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung nach 2a, 2b,
4 eine Detailansicht des in 2b gekennzeichneten Bereiches,
5 eine Detailansicht des in 3 gekennzeichneten Bereiches,
6a–6d Ausführungsbeispiele von Verpackungsbehältern,
7a–7e schematische Querschnittsdarstellungen der Arbeitsweise eines Ober- und Unterwerkzeuges in der Formstation einer in den 2 und 3 dargestellten Vorrichtung zur Herstellung eines Verpackungsbehälters und
8 eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Verfahrens.
Herkömmlicherweise werden Verpackungsbehälter gefertigt, wie dies anhand von 8 im Folgenden näher erläutert wird. Ausgehend von einem endlosen Basismaterial 1 wird dieses in einer Vorwärmstation I erhitzt, bevor es in einer Formstation II weiterverarbeitet wird, indem in dem endlosen Bandmaterial 1 die Struktur von Verpackungsbehältern 3 ausgebildet wird.
In einer weiteren Befüllungsstation III wird ein Verpackungsgut in die noch untereinander verbundenen Verpackungsbehälter 3 eingefüllt, bevor in einer Versiegelungsstation IV eine Siegelfolie 2 auf die Basisfolie 1 aufgelegt und entlang der Umrisse der Verpackungsbehälter 3 mit der Basisfolie 1 versiegelt wird.
In einer Trennstation V wird sodann jeweils ein einzelner Verpackungsbehälter mit der Siegelfolie aus der Basisfolie ausgestanzt. Bevor die fertig gefüllten Verpackungsbehälter in einer Station 6 weitergeleitet werden.
Anhand von 1 wird im Folgenden das neu vorgeschlagene Verfahren zur Herstellung gefüllter und verschlossener Verpackungsbehälter erläutert.
Eine vorzugsweise auf einer Rolle angelieferte, quasi endlose Basisfolie 1, die von einer ersten Zuführeinrichtung 111 als Ausgangsmaterial für die zu fertigenden Verpackungsbehälter 3 angeliefert wird, wird unmittelbar nach der Zuführeinrichtung, zu der auch eine Folienfördereinrichtung 1c zählt, wie diese auch in den 2a, 2b und 3 gezeigt ist, in einzelne Folienstücke 1a abgetrennt. Hierzu dient eine Trennstation 116, die allen weiteren Stationen vorgeschaltet ist, so dass im weiteren Verfahren keine Endlosfolien sondern Einzelfolienstücke bzw. Abschnitte weiterbehandelt werden.
Die einzelnen Folienstücke 1a werden herbei mittels einer Fördereinrichtung 110 zu den weiteren Behandlungsstationen getrennt voneinander weitergefördert, wobei die Folienstücke durch Halteinrichtungen an der Fördereinrichtung 110 gehalten und positioniert werden. Vorzugsweise ist die Fördereinrichtung 110 als Förderband bzw. als Gruppe von synchron umlaufenden Förderbändern ausgebildet, die jedes Folienstück 1a im Bereich seiner beiden senkrecht zur Förderrichtung angeordneten Kanten aufnehmen und unterstützen.
Zur Positionierung und Ausrichtung der einzelnen Folienabschnitte können Vorsprünge, Aussparungen, Klemmeinrichtungen oder dergleichen an den Förderbändem oder Förderketten der Fördereinrichtung 1a vorgesehen sein. Die Ausrichtung bzw. Synchronisierung der Folienstücke an der Fördereinrichtung bzw. der Förderbänder der Fördereinrichtung untereinander kann hierbei kurvengesteuert oder elektronisch gesteuert mittels Prozessüberwachungssystemen erfolgen.
Nachdem die einzelnen Folienabschnitte 1a die Trennstation 116 verlassen haben, werden sie einer ersten Sterilisationsstation 120 zugeführt, bei der sie vorzugsweise durch UV-Bestrahlung von gesundheitsgefährdenden Keimen oder dergleichen befreit werden.
Die Sterilisationsstation kann auch an einem späteren Ort, der in dem Bereich vor der Befüllstation 114 angeordnet ist, oder zwischen diesen Bereichen vorgesehen sein.
Als nächstes werden die Folienstücke 1a durch einen oder mehrere Vorwärmstationen 117 gefördert, wie dies in den 1 bis 3 gezeigt ist. Vorzugsweise sind drei Vorwärmstationen 117 nacheinander angeordnet, um die Folienstücke schonend und prozeßspezifisch gesteuert auf die zum Umformen benötigte Temperatur zu erwärmen.
Hieraufhin werden die Folienstücke 1a einer Formstation 113 zugeführt, in der die Verpackungsbehälter oder sonstigen Kunststoffformteile vorzugsweise durch Tiefziehen und Blasformen gefertigt werden, wodurch auch eine Ausbildung von Hinterschnitten, wie beispielsweise Gewinden und Ausbauchungen, möglich ist. Der Aufbau der Formstation 113 wird nachfolgend noch im Detail anhand der 7a bis 7e beschrieben werden.
Nachdem aus jedem Folienstück ein oder mehrere Formkörper, insbesondere Verpackungsbehälter 3, gefertigt worden sind, wie diese beispielsweise in den 6a bis 6c dargestellt sind, werden die Verpackungsbehälter in einer Befüllstation 114 mit Verpackungsgut 104 befüllt.
Hierzu wird das Verpackungsgut, das auch aus mehreren unterschiedlichen Einzelgütern bestehen kann, aus einem Vorratsbehälter 105 über ein Leitungssystem einer Dosier- und/oder Mischvorrichtung 106 zugeführt, die es sodann über Einfülldüsen 107 den einzelnen zu befüllenden Verpackungsbehältern 3 zuführt. Selbstverständlich können für eine schichtenweise Befüllung der Verpackungsbehälter (z.B. Pudding und Sahne) in der Befüllstation 114 mehrere dieser zuvor beschriebenen Befülleinrichtungen nacheinander angeordnet sein. Denkbar sind ebenso flüssige wie auch feste Verpackungsgüter (z.B. Jogurt und Müsli), die auch in getrennten Bereichen eines Verpackungsbehälters eingefüllt werden können.
In einer bevorzugten Ausführungsform, wie sie in den 2 bis 5 gezeigt ist, werden aus jedem Folienabschnitt 1a in der Formstation 113 mehrere, je nach Form und Größe gleiche oder auch verschiedene Verpackungsbehälter oder andere Kunststoffformteile 3 ausgebildet. Diese sind hier vorzugsweise in einer Reihe nebeneinander angeordnet, wobei sich die Reihe senkrecht zur Förderrichtung der Fördereinrichtung 110 befindet. Dies hat den Vorteil, dass mehrere Verpackungsbehälter 3 gleichzeitig gefertigt, befüllt, verschlossen und weiterbehandelt werden können. Eine Ausbildung von lediglich einem Verpackungsbehälter aus einem Folienstück 1a ist jedoch ebenso möglich wie die Ausbildung von 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 oder mehreren Verpackungsbehältern nebeneinander. In Förderrichtung weist bei der gezeigten Ausführungsform jedoch jedes Folienstück 1a lediglich einen Verpackungsbehälter 3 auf. Grundsätzlich ist jedoch auch eine Anordnung mehrerer Verpackungsbehälter hintereinander oder eine Anordnung diagonal zur Förderrichtung möglich.
Um eine genaue Positionierung der einzelnen Verpackungsbehälter 3 in Bezug auf die Einfülldüsen 107 zu gewährleisten, kann jedes Folienstück 1a, wie bereits zuvor beschrieben, mittels einer Positioniereinrichtung ausgerichtet werden. Auch ist es jedoch denkbar, wie in den 2 bis 4 gezeigt, jeden Verpackungsbehälter einzeln bezüglich seiner Position zu kontrollieren, auszurichten und dort zu haltern.
Hierzu ist eine eigene Behälterpositionier- und -halterungseinrichtung 110b vorgesehen, die im Bereich der Befüllstation 114 vorzugsweise von unten an die Behälter heranfährt und diese, wie in 4 dargestellt, an mehreren Positionierpunkten 110a fixiert, während die Verpackungsbehälter 3 befüllt werden. Derartige Vorrichtungen 110b können auch an den nachfolgenden Stationen zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein.
Nach dem Befüllen der Verpackungsbehälter 3 werden diese von der Fördereinrichtung 110 einer Siegelstation 115 zugeführt, in der die Verpackungsbehälter in mehreren Schritten verschlossen werden. Zum Verschließen der Verpackungsbehälter dient eine Siegelfolie 2, die über eine zweite Zuführeinrichtung 112, vorzugsweise als Endlosfolie, mittels einer Fördereinrichtung 2c angeliefert wird und dann mittels einer zweiten Sterilisiervorrichtung 121 von Keimen befreit wird.
Im Folgenden wird die Siegelfolie 2 einer Stanzstation 108 zugeführt, in der aus der Siegelfolie Deckabschnitte 2a in der gewünschten Größe ausgetrennt werden. Die verbleibenden Stanzreste werden auf einer Siegelfolienrestrolle 2b aufgewickelt.
Die ausgestanzten Deckabschnitte 2a werden von der Stanzstation 108 mittels eines Aufnahme- und Übergabesystems 109 aufgenommen und auf den genau vorpositionierten Verpackungsbehältern 3 abgesetzt, wie dies in einer Detailansicht gemäß 5 gezeigt ist. Hierbei werden wiederum sämtliche Deckabschnitte 2a für alle Verpackungsbehälter 3 eines Folienabschnittes 1a gleichzeitig aufgesetzt.
Nach dem Aufsetzen der Deckabschnitte 2a und bevor diese von der Übergabestation 109 losgelassen werden, erfolgt ein Anheften der Deckabschnitte 2a auf den die Einfüllöffnung umgebenden Randabschnitten der Verpackungsbehälter 3 mittels einer Heftvorrichtung 103, vorzugsweise durch Punktschweißen an ein oder mehreren Stellen des Randes der Einfüllöffnung.
Im Folgenden werden die Verpackungsbehälter einer Siegelstation 115 übergeben, in der die Verpackungsbehälter 3 mit den Deckabschnitten 2a vollständig verschlossen werden, um so ein jegliches Austreten des Verpackungsgutes vollständig zu verhindern. Das Verschließen erfolgt hierbei vorzugsweise durch ein Verschweißen der Deckabschnitte 2a mit den Verpackungsbehältern 3 entlang einer Umfangslinie der Einfüllöffnung 3a der Verpackungsbehälter.
Vorzugsweise ist der Siegelstation 115 eine Abkühlstation 102 nachgeordnet, an der die Verschweißlinie abgekühlt wird, um so eine Verformung der Verpackungsbehälter oder der Siegelfolie zu verhindern.
Schließlich werden die fertig verschlossenen Verpackungsbehälter einer Ausschubstation 122 zugeführt, in der die Verpackungsbehälter entlang einer vorzugsweise bereits in der Formstation 113 ausgebildeten Sollbruchlinie aus den Folienstücken 1a der Basisfolie ausgestoßen und dadurch vereinzelt werden.
Hierbei ist anzumerken, dass die Deckabschnitte 2a durchaus eine größere Fläche aufweisen können als der aus dem Folienstück 1a abgetrennte Oberflächenbereich des Verpackungsbehälters, so dass beispielsweise eine Aufreißlasche an dem Deckabschnitt 2a vorgesehen ist, die nicht von einem Bereich des Folienstückes 1a oder des daraus geformten Verpackungsbehälters 3 unterstützt wird. Hierdurch ist ein leichtes Aufreißen des Deckabschnittes 2a möglich.
Aufgrund der Flexibilität der vorzugsweise verwendeten Siegelfolie 2 reißt ein solcher überstehender Bereich des Deckabschnittes 2a auch beim Durchdrücken des Verpackungsbehälters 3 durch die Restabschnitte 1d der Folienstücke 1a weder ab, noch wird die Versiegelung hierdurch beeinflusst.
Als vorzugsweise letzter Abschnitt der Vorrichtung 100 zur Herstellung von Verpackungsbehältern ist eine Abgabestation 119 vorgesehen, in der die vereinzelten Verpackungsbehälter 3 der Verpackung in Chargen zugeführt werden. Jedoch kann auch, wie in den 2 und 3 gezeigt, eine Produktkontrolleinrichtung 123 vorgesehen sein, die mangelhafte Verpackungsbehälter 3 einzeln oder noch mit den Folienstücken 1a verbunden aussondert.
Ebenfalls Teil der Vorrichtung 100 kann eine Deckelstation 118 sein, die stromab der Siegelstation 115 insbesondere stromab der Ausschubstation 122 einen wiederverschließbaren Deckel, insbesondere einen Schraubdeckel 35, auf den Verpackungsbehälter 3 aufbringt. Wenn der wiederverschließbare Deckel nicht oberhalb der Einfüllöffnung angeordnet sein soll und auch die Siegelfolie nicht überdecken soll, kann der Deckel 35 auch bereits vor dem Befüllen des Verpackungsbehälters 3 auf diesen aufgebracht werden.
Anhand der 7a bis 7e wird im Folgenden das Formen der Verpackungsbehälter in der Formstation 113 näher erläutert. Hierzu wird eine hinreichend formstabile und tiefziehbare Verpackungsfolie, die Basisfolie 1, die vorzugsweise aus thermoplastischem Kunststoff besteht, zugeführt, und nachdem sie in der Vorwärmstation 117, z.B. durch Infrarotstrahlung erhitzt worden ist, durch eine kombinierte Tiefzieh-Blasform-Formgebung anhand der nachfolgenden noch genauer beschriebenen werkzeugtechnischen Konfiguration zu einem Verpackungsbehälter umgeformt.
7a zeigt in schematischer Darstellung auch für die Erläuterung des Verfahrens zur Herstellung eines Verpackungsbehälters 3 in vertikaler schematischer Schnittdarstellung ein Oberwerkzeug 4 und ein Unterwerkzeug 5, die wesentliche Bestandteile der Formstation 13 zur Ausbildung des Verpackungsbehälters 3 durch einen kombinierten Tiefzieh-Blasformvorgang der Verpackungsfolie 1 bilden.
In einer zugleich als Druckluftraum 6 dienenden Ausnehmung eines Aufnahmekörpers 7 des Oberwerkzeuges 4 ist vertikal beweglich ein vorzugsweise gestufter Stempel geführt, derart, dass der Druckluftraum 6 als Ringraum zwischen dem Stempel 8 und dem Aufnahmekörper zur Verfügung steht. Der Aufnahmekörper 7 ist stationär angeordnet.
Obwohl dies hier nicht im Einzelnen dargestellt ist, wird die Verpackungsfolie 1, insbesondere thermoplastische Kunststofffolie, die auch mehrlagig ausgeführt sein kann und die beflammt, beschriftet, dekoriert, perforiert (und zwar jeweils in einer oder mehreren Schichten) ausgeführt sein kann und entsprechenden Vorbehandlungen zur Produktkennzeichnung unterzogen werden kann, in der Vorwärmstation 117 erhitzt, ehe sie in die Formstation 113 eingeführt wird. Eine entsprechende Gestaltung der Verpackungsbehälter kann auch nach deren Formung erfolgen.
Zum Erhitzen sind Infrarotverfahren ebenso vorteilhaft anwendbar wie induktives Erhitzen oder Erhitzen der Verpackungsfolie 1 durch einen erwärmten Gasstrom. Die Vorerwärmung der Verpackungsfolie 1 soll im Allgemeinen möglichst homogen erfolgen.
Lediglich für bestimmte, spezielle Verpackungsbehältergeometrien (einfache Formen) kann es auch vorteilhaft sein, ein ausgeprägtes örtliches Wärmeprofil für die Erwärmung bestimmter Bereiche der Verpackungsfolie 1 vorzusehen und eine örtlich variable Erhitzung zu gestatten.
Hierzu werden Steuerungseinrichtungen für das gesamte, in der Vorwärmstation 117 befindliche Erhitzungswerkzeug oder einer Erhitzungsplatte für spezielle Formen bzw. zur Erhöhung der Fertigungsgeschwindigkeit eingesetzt. Über die Zuordnung entsprechender Sensoren ist es auch möglich, partielle Bereiche und Einzelflächen der Verpackungsfolie hinsichtlich ihrer Vorerwärmung speziell zu steuern.
Für schwierige Herstellungsaufgaben kann auch eine Kombination von Erhitzung und Kühlung der Verpackungsfolie 1 für eine örtlich variable Temperaturführung der Verpackungsfolie 1 sinnvoll sein. Wird eine mehrschichtige Verpackungsfolie verwendet, kann auch eine getrennte bzw. unterschiedliche Erwärmung von oben und unten, insbesondere z.B. durch Infrarotstrahlung, erfolgen.
Das Unterwerkzeug 5, das in 7a in geöffnetem Zustand dargestellt ist (wie auch das Gesamtwerkzeug, bestehend aus Ober- und Unterwerkzeug 4, 5 in geöffnetem Zustand dargestellt ist), weist zwei lateral bewegbare Unterwerkzeug-Formhälften 9, 10 sowie einen Gegenstempel 11 auf, der bodenseitig einen im übrigen durch die beiden Unterwerkzeug-Formhälften 9, 10 begrenzten, vorzugsweise rotationssymmetrischen Formhohlraum 12 begrenzt. Der Gegenstempel 11 ist seinerseits über einen Lagerkörper 13 abgestützt und kann auch vertikal beweglich sein. Der Formhohlraum 12 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel Hinterschneidungen 14 auf, so das es die spezielle Gestaltung des Unterwerkzeuges 5 ermöglicht, wesentlich formvariablere und standsicherere Verpackungsbehälter 3 herzustellen.
Obwohl dies hier nicht im Einzelnen dargestellt ist, werden vorzugsweise die Unterwerkzeug-Formhälften 9, 10 wie auch der Gegenstempel 11 individuell beheizt und/oder gekühlt. Dies gilt auch für den Stempel 8 bzw. den Aufnahmekörper 7 des Oberwerkzeuges. Das Gesamtwerkzeug besteht daher vorzugsweise aus gut wärmeleitfähigem Material, vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung.
In Abhängigkeit von der Geometrie des Formhohlraumes 12 können auch andere Werkstoffe für das Ober- und Unterwerkzeug und eine spezielle örtlich gesteuerte, gezielte Temperaturführung im Werkzeug ausgeführt werden, insbesondere unter Verwendung von Lokal-Sensoren, deren Signale in einer elektronischen Steuereinrichtung verarbeitet werden.
Obwohl dies hier nicht dargestellt ist, kann innerhalb der Formstation auch ein sofortiges Etikettieren durch zusätzliche Zuführung eines Etikettenbandes zu dem Formhohlraum oder durch Einlegen von Einzeletiketten in den Formhohlraum 12 (vorzugsweise mit Zuführaggregat oder einem Industrieroboter) erfolgen. Eine entsprechenden Gestaltung der Verpackungsbehälter kann auch in einer nachgeordneten Station erfolgen.
Um eine hohe Anpassbarkeit an unterschiedliche Verpackungsfolien 1 zu gewährleisten, sind alle Elemente der Formstation, d.h. alle Teile des Ober- und Unterwerkzeuges 4, 5, insbesondere der Oberstempel 8 bzw. die formgebenden Elemente des Unterwerkzeuges 5 leicht und rasch auswechselbar.
Das Stempelmaterial des Stempels 8 bzw. des Gegenstempels 11 ist für den Ablauf des Verpackungsfolien-Formvorganges und für die Materialwanderung innerhalb des Formhohlraumes besonders wichtig, außerdem ist die Stempelgeometrie auf die Geometrie des Formhohlraumes abgestimmt und wird ein Geschwindigkeitsprofil für das durch den Oberstempel 8 erfolgende Tiefziehen der Verpackungsfolie 1 in den Formhohlraum 12 gewählt. Vorzugsweise wird der Stempel 8 (Tiefziehkolben) pneumatisch gesteuert. Die Steuerung der Stempelgeschwindigkeit erfolgt exakt in Abhängigkeit von der Geometrie des herzustellenden Verpackungsformkörpers. In Abhängigkeit von der erforderlichen Präzision der Geschwindigkeitssteuerung der Stempelbewegung kann der Stempel 8 (Tiefziehkolben) anstelle einer pneumatischen Steuerung auch von Servomotoren gesteuert werden. Die Stempelgeschwindigkeit ist somit in starkem Maße vom Stempelweg, d.h. von der jeweiligen Eintauchtiefe des Stempels in den Formhohlraum unter gleichzeitigem Tiefziehen der Verpackungsfolie 1 abhängig (s. auch 7c, 7d).
7b zeigt das geschlossene, aus Ober- und Unterwerkzeug 4, 5 bestehende Gesamtwerkzeug, wobei die Unterwerkzeug-Formhälfte 9, 10 in Verbindung mit dem bodenseitigen Gegenstempel 11 den Formhohlraum 12 begrenzen und der Aufnahmekörper 7 als Niederhalter für die erhitzte Verpackungsfolie 1 wirksam ist. Der Stempel 8 ist in 7b am Beginn des Tiefziehvorganges (aufsitzend auf der Verpackungsfolie 1) gezeigt.
7c verdeutlicht einen ersten Abschnitt des Tiefziehvorganges der Verpackungsfolie 1 hinein in den Formhohlraum 12.
In 7d ist der Stempel 8 ist seiner unteren Endlage gezeigt, und der Verpackungsbehälter 3 ist durch Überlagerung der Endphase des Tiefziehvorganges mit einem Blasformvorgang durch Einblasen von Druckluft aus dem Druckluftraum 6 entlang des Stempels 8 in den vorgeformten Verpackungsbehälter-Rohling gebildet, insbesondere wird die Seitenausformung des Verpackungsbehälters 3 hergestellt und der Verpackungsbehälter 3 endgültig ausgebildet, indem durch die eingeblasene Druckluft die Verpackungsfolie sich in radialer Richtung von dem Stempel 8 entfernt und an die Innenwandung des Formhohlraumes 12 komplett anlegt.
Gegebenenfalls kann in Abhängigkeit von der Form der Stempel 8 auch mit radial und/oder axial verstellbaren Elementen für eine Aufweitfunktion bzw. Spreizfunktion vorgesehen sein, um bereits die endgültige Form des Verpackungsbehälters 3 während des Tiefziehvorganges weitestmöglich anzunähern und den Formändenerungsanteil, der durch den anschließenden oder während der Endphase des Tiefziehvorganges gleichzeitig mit diesem durchgeführten Blasformvorgang erhalten wird, verhältnismäßig gering zu halten. Durch das Anlegen der erhitzten Verpackungsfolie 1 an die Wandung des Formhohlraumes 12 des Unterwerkzeuges 5 infolge des Luftdruckes (Blasform) kühlt sich die Folie dort ab.
Nach endgültiger Ausformung des Verpackungsbehälters 3 im Unterwerkzeug 5 wird der Oberstempel 8 wieder zurückgezogen und das Unterwerkzeug 5 geöffnet, wie dies in 7e dargestellt ist.
Zugleich wird das Unterwerkzeug nach unten zurückgeführt, so dass der hergestellte Verpackungsformkörper 3 in integralem Materialverbund mit der übrigen Verpackungsfolie 1 an dieser festhängt und auch mit dieser aus der Formstation 113 in eine anschließende Füllstation transportiert werden kann.
Der Verpackungsbehälter 3 kann aufgrund der speziellen Werkzeuggestaltung des Unterwerkzeuges und der lateralen Beweglichkeit der beiden Untennrerkzeug-Formhälften 9 und 10 auch Hinterschneidungen 14 aufweisen, ohne dass das Endformen irgendwelche Schwierigkeiten bereitet.
Obwohl dies in den Figuren nicht dargestellt ist, kann der Verpackungsbehälter sowohl in seinem Halsbereich als auch bodenseitig Halterungsvorsprünge oder andere Mittel, wie z.B. eine Rundgewindeprägung, für das Aufschrauben eines Verschlussdeckels aufweisen.
Stempelgeschwindigkeit, Werkzeugform und -temperatur sowie Luftzufuhr müssen ebenso aufeinander abgestimmt sein, wie das Material des Werkzeuges einschließlich des Stempels 8 in Bezug auf das Material der Verpackungsfolie 1.
Vorzugsweise erfolgt eine variable Steuerung der Stempelgeschwindigkeit des Stempels 8 (gegebenenfalls auch einer Vertikalbewegungsgeschwindigkeit des unteren Gegenstempels 11) über Servomotoren oder eine Pneumatik-Steuereinrichtung.
Die Steuerung der Stempeltemperatur des Stempels 8 kann örtlich variabel sein, wird jedoch vorzugsweise gleichmäßig gehalten. Gleiches gilt für die Gestaltung und Strukturierung der Oberfläche des Stempels 8, für die Steuerung der Werkzeugtemperatur des Unterwerkzeuges 5 (gleichmäßig oder örtlich variabel) und die Oberflächengestaltung für insbesondere den Formhohlraum 12 des Unterwerkzeuges 5. Auch die Lufttemperatur der für den Blasformvorgang eingeblasenen Druckluft kann einer speziellen Steuerung unterliegen.
Auch zur Förderung der Produktionsgeschwindigkeit ist es möglich, den Stempel 8 aus mehreren, teleskopartig ineinander arbeitenden Stempeln zusammenzusetzen.
Der Formhohlraum 12 im Unterwerkzeug kann z.B. auch Henkel-Geometrien beinhalten. Das Formverfahren läuft in diesem Werkzeug wie folgt ab: Zunächst erfolgt der Folientransport der Verpackungsfolie 1 in vorerhitztem und/oder vorbehandeltem Zustand in den Bereich zwischen Ober- und Unterwerkzeug 4, 5. Anschließend wird die Verpackungsfolie 1 stillgesetzt. Sodann wird das Unterwerkzeug 5 und anschließend auch das Gesamtwerkzeug durch Vertikalbewegung des Unterwerkzeuges und Aufsetzen des Niederhalters (Aufnahmekörper 7) geschlossen. Nunmehr senkt sich der präzise temperierte (geheizte oder gekühlte) Stempel 8 mit kontrollierter, an den Tiefziehprozess variabel angepasster Geschwindigkeit ab zur Tiefzieh-Verformung der Verpackungsfolie 1 in den Formhohlraum 12 des Unterwerkzeuges 5.
Die Verpackungsfolie 1 hat dabei nur geringen Kontakt im Halsbereich mit dem Unterwerkzeug 5, in diesem Bereich entspricht der radiale Spalt bzw. Abstand zwischen Stempel 8 und Formhohlraum 12 im Wesentlichen der Wandstärke des späteren Verpackungsbehälters 3 (Foliendicke) zuzüglich einer gewissen Bewegungstoleranz. Nach Zurücklegen eines bestimmten Stempelweges des Stempels 8 wird der zusätzliche Blasformvorgang, insbesondere ausgelöst durch den Stempel 8, eingeleitet (Einblasen von Druckluft über den Druckluftraum 6 nach unten in den Raum zwischen Stempel 8 und vorgeformter Verpackungsfolie 1), worauf sich die erhitzte Verpackungsfolie 1 durch den Luftdruck an die Wandung des Formhohlraumes 12 anlegt und dort abkühlt.
Anschließend wird der Stempel 8 nach oben zurückgeführt und das Werkzeug geöffnet (einschließlich Öffnen des Unterwerkzeuges 5), der am Folienmaterialverbund hängende Verpackungsbehälter 3 (s. 7e) wird sodann aus dem Bereich der Formstation 113 weiter zur Füllstation 114 transportiert.
Für eine Bauteil spezifisch günstige und effiziente Ausnutzung der Verpackungsfolie 1, die in Förderrichtung , d.h. parallel zu den Längskanten der Fördereinrichtung 110 relativ zu dem Unterwerkzeug 5 bewegt wird, ist auch eine diagonale Anordnung der Formstation 113 hierzu denkbar.
Vorzugsweise beträgt dann der Neigungswinkel der Reihenanordnung zur Laufrichtung des jeweiligen Folienstückes 45°. Gegebenenfalls können auch mehrere Reihen solcher Formenstationen in Anordnung "auf Lücke" parallel vorgesehen sein.
In den 6a bis 6d sind Ausführungsbeispiele von Verpackungsbehältern 3 dargestellt, die aus thermoplastischem Kunststoffmaterial und nach dem vorerörterten Verfahren bzw. mit den erläuterten Vorrichtungen hergestellt sind.
Durch das beschriebene Verfahren ist es möglich, zusätzlich zum Verschluss des Verpackungsbehälters 3 mit der Siegelfolie 2 auch noch einen (Schraub-)Deckel-Verschluss vorzusehen, entweder auf derselben Seite wie die Siegelfolie 2 oder an der gegenüberliegenden Seite des Verpackungsbehälters 3. Mit anderen Worten ist es durch die erfindungsgemäße Vorrichtung möglich, in besonders vorteilhafterweise wieder verschließbare Kunststoff-Verpackungsbehälter 3 herzustellen, was insbesondere für die Aufbewahrung von Restmengen (Lebensmitteln) in den Verpackungsbehältern von großem Vorteil ist und die Verwendungsdauer der Verpackungsbehälter 3 drastisch erhöhen kann, so dass sich eine deutlich geringere Umweltbelastung ergibt.
Die 6a bis 6d zeigen Ausführungsformen für Verpackungsbehälter 3 mit aufschraubbarem Deckel 35, der vorzugsweise ebenfalls aus Kunststoffmaterial besteht. Das besondere dieser Ausführungen liegt darin, das der Deckel auf die (bezogen auf das Herstellungsverfahren) ehemalige "Bodenseite" des Verpackungsbehälters 3 aufgeschraubt ist, der in diesem Bereich mit einem Schraubgewinde 36 versehen ist. Das heißt, dass die "Heißsiegelseite" im gebrauchsfertigen Zustand den Boden des befüllten Verpackungsbehälters 3 bildet, während im (bezogen auf die Formgebung) ehemaligen Bodenbereich umfangsseitig das Schraubgewinde 36 vorgesehen ist und der Behälterboden eine Öffnungsvorrichtung aufweist, d.h. so vorgeprägt, vorgestanzt oder in seiner Materialstärke anderweitig geschwächt ist, dass ein einfaches Öffnen dieser Seite des Verpackungsbehälters möglich ist, so dass diese Seite die für den Verbraucher zu benutzende Öffnungs- und Entnahmeseite des Verpackungsbehälters bildet, während die Siegelfolie 2 den Boden des Verpackungsbehälters 3 bildet, der im praktischen Gebrauch verschlossen bleibt.
6b zeigt einen derartigen Verpackungsbehälter 3 ohne Deckel.
Für den eingangs beschriebenen, in 6d als Draufsicht dargestellten Fall, dass der Schraubdeckel 35 auf derselben Seite wie die Siegelfolie (Deckabschnitt 2a) und der Schraubdeckel den Siegelrand und die Siegelfolie übergreifend angeordnet werden soll (das Schraubgewinde sich also unterhalb der Siegelfolie am Außenumfang des Verpackungsbehälters befindet), ist der Siegelrand 3a möglichst knapp gehalten und eine entsprechende Aufrisslasche 2d so ausgeführt, dass diese abgewinkelt werden kann, um das Aufschrauben des Deckels nicht zu behindern. Selbstverständlich kann auch der Siegelrand selbst als Träger für das Aufsetzen eines weiteren Deckels (Schnappsitz) verwendet werden (gegebenenfalls in weiterer Umfangs-Anlage mit der übrigen Umfangswandung des Behälters).
Ebenso ist es denkbar eine Versiegelung mit einer Siegelfolie auf beiden einander gegenüberliegenden Seiten des Verpackungsbehälters 3 vorzusehen, und/oder auf diesen beiden Seiten einen Deckel 35 anzuordnen.

Claims

Verfahren zum Herstellen von Verpackungsbehältern, wobei die Verpackungsbehälter aus einer zumindest teilweise aus Kunststoffmaterial bestehenden Basisfolie insbesondere durch Tiefziehen und Blasformen geformt werden, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Formen der Verpackungsbehälter (3) von der Basisfolie (1) einzelne Folienstücke (1a) abgetrennt werden, aus denen die Verpackungsbehälter (3) nach dem Abtrennen geformt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Folienstücke (1a) nach dem Abtrennen getrennt voneinander entlang zumindest einer Fördereinrichtung (110) bewegt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem abgetrennten Folienstück (1a) jeweils ein Verpackungsbehälter (3) geformt wird, der insbesondere mit zumindest einer Hinterschneidung versehen ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem abgetrennten Folienstück (1a) jeweils mehrere Verpackungsbehälter (3), die insbesondere mit jeweils zumindest einer Hinterschneidung versehen sind, geformt werden, wobei die Verpackungsbehälter (3) ausschließlich in einer Linie nebeneinander angeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem abgetrennten Folienstück (1a) jeweils mehrere Verpackungsbehälter (3) geformt werden, wobei diese ausschließlich nebeneinander in einer Richtung senkrecht zur Förderrichtung angeordnet sind.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die aus einem Folienstück (1a) geformten Verpackungsbehälter (3) mit einem Verpackungsgut (104) befüllt und/oder mit einer Siegelfolie (2) verschlossen werden, bevor sie von dem Folienstück (1a) separiert werden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschließen jedes Verpackungsbehälters (3) mit einem separaten von der Siegelfolie (2) abgetrennten Deckabschnitt (2a) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche des Deckabschnittes (2a) im Wesentlichen dem Bereich des Verpackungsbehälters (3) entspricht, der aus dem Folienstück (1a) abgetrennt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckabschnitt (2a) zusätzlich eine Aufreißlasche (2b) aufweist, die über den aus dem Folienstück (1a) abgetrennten Bereich des Verpackungsbehälters (3) hervorragt.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Verschließen des Verpackungsbehälters (3) der hierzu vorgesehene Deckabschnitt (2a) insbesondere mittels Punktschweißen an diesem befestigt wird.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschließen des Verpackungsbehälters (3) durch Verschweißen des hierzu vorgesehene Deckabschnitt (2a) erfolgt.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Verpackungsbehälter (3) und/oder der Deckabschnitt (2a) vor dem Abtrennen von dem Folienstück (1a) mit einer Beschriftung versehen wird.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Formen, das Befüllen, das Beschriften, das Verschließen, und/oder das Abtrennen aller Verpackungsbehälter (3) eines Folienstückes (1a) jeweils im Wesentlichen gleichzeitig erfolgt.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Folienstück (1a) und/oder jeder Deckabschnitt (2a) vor oder nach dem Abtrennen von der Basisfolie (1) oder der Siegelfolie (2) insbesondere durch UV-Bestrahlung sterilisiert wird.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Folienstück (1a) und/oder jeder Verpackungsbehälter (3) während des Befüllens, des Beschriftens, des Verschließen, und/oder des Abtrennens eigens positioniert und/oder gehaltert wird.
Vorrichtung zum Herstellen von Verpackungsbehältern, mit einer Zuführeinrichtung für eine zumindest teilweise aus Kunststoffmaterial bestehenden Basisfolie als Ausgangsmaterial für die Verpackungsbehälter, und einer Formstation zur Ausbildung der Verpackungsbehälter vorzugsweise durch Tiefziehen und Blasformen, dadurch gekennzeichnet, dass der Formstation (113) eine Trennstation (116) vorgeschaltet ist, in der von der Basisfolie (1) vor dem Formen der Verpackungsbehälter (3) einzelne Folienstücke (1a) abgetrennt werden, aus denen die Verpackungsbehälter (3) geformt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Trennstation (116) und der Formstation (113) eine Vorwärmstation (117) für die von der Basisfolie (1) abgetrennten Folienstücke (1a) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass stromab der Formstation (113) eine Befüllstation (114) zum Befüllen der Verpackungsbehälter (3) mit vorzugsweise flüssigem Verpackungsgut (104), und/oder eine Siegelstation (115), zum Verschließen der Verpackungsbehälter (3) mit Deckabschnitten (2a) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass stromab der Befüllstation (114) eine Deckelstation (118) zum Anbringen eines wiederverschließbaren Deckels (35) an dem befüllten und/oder verschlossenen Verpackungsbehälter (3) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass stromab der Befüllstation (114) eine Abgabestation (119) für die befüllten und/oder versiegelten Verpackungsbehälter (3) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass stromauf der Formstation (113) eine Sterilisationsstation (120) für die abgetrennten Folienstücke (1a) angeordnet ist.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Sterilisationsstation (121) für die Deckabschnitte (2a) oder die Siegelfolie (2) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass stromauf der Abgabestation (119) eine Ausschubstation (122) für Trennung der befüllten und versiegelten Verpackungsbehälter (3) von dem Folienstück (1a) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Stationen (113–122) entlang einer Fördereinrichtung (110) angeordnet sind, die die Folienstücke (1a) und/oder die Verpackungsbehälter (3), die vorzugsweise mit zumindest einer Hinterschneidung versehen sind, von Station zu Station befördert.
Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (110) Halterungen (110a) für die Folienstücke (1a) und/oder für die daraus geformten Verpackungsbehälter aufweist.