DE19828381A1 - Lebensmittelverpackung sowie Verfahren, Zuschnitt und Vorrichtung zu deren Herstellung - Google Patents
Lebensmittelverpackung sowie Verfahren, Zuschnitt und Vorrichtung zu deren HerstellungInfo
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Abstract
Beschrieben wird eine gasdichte, vorzugsweise sauerstoffdichte Lebensmittelverpackung mit umlaufendem Randflansch, welche innenseitig mit einer den Randflansch erfassenden Kunststoff-, insbesondere einer Kunststoffverbundfolie ausgekleidet ist und deren Innenraum mittels einer Deckelfolie gasdicht, insbesondere sauerstoffdicht über den Randflansch abgeschlossen bzw. versiegelt ist. Zur Verbesserung der Herstellbarkeit bei Sicherstellung einer dauerhaften Gasdichtigkeit der Verpackung ist ein den Verpackungsboden (41) und die Seitenwände (43; 443) zumindest teilweise bildendes Schalenteil (40) vorgesehen, auf das ein den Randflansch (52) bildender ununterbrochener Kragen aufgesetzt ist.
Description
Die Erfindung betrifft eine Lebensmittelverpackung ge
mäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur
Herstellung einer solchen Verpackung gemäß Anspruch 13,
eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 19, ein hierfür
geeignetes Halbzeug bzw. Tray in Form aufgerichteter und
geklebter Trays gemäß Anspruch 23 und ein Verfahren zu
dessen Herstellung.
Lebensmittelverpackungen sind in großer Vielzahl auf
dem Markt, wobei in jüngerer Zeit besondere Anstrengungen
unternommen werden, den Anteil von nicht recyclebaren
Kunststoffen bei derartigen Verpackungen auf ein Minimum zu
begrenzen. Hierbei haben sich bislang Lebensmittelver
packungen in Form von tiefgezogenen Kunststoffschalen
durchgesetzt, die in der Regel aus einem Trägermaterial
thermogeformt werden, welches beispielsweise aus PVC, Poly
esterol oder Polyester gebildet wird.
Bei den herkömmlichen aus PVC, Polyester oder Poly
esterol gefertigten Schalen entsteht produktionstechnisch
bedingt auf sogenannten "Vakuumform- und Füllanlagen" eine
sehr ungleiche Dickenverteilung aufgrund der zur Verfügung
stehenden Ausgangsstärke beim bekannten thermoplastischen
Verformungsverfahren.
Dies erfordert zum einen bezogen auf die gewünschte
Ziehtiefe und Behälterform eine starke Ausgangsdicke bis zu
1000 µm, um die erforderlichen Restwandstärken in den Bo
denradien zu erreichen. Zum anderen führt die Ausdünnung
der für die Formung der Kunststoffschalen heranzuziehenden
Kunststoffolien in den Bodenradien sehr häufig zu sogenann
ten "Knickbrüchen", die vor allem während des Transportes
auftreten können.
Ebenso haben Reihenversuche gezeigt, daß die bei der
Herstellung der Kunststoffschalen verwendete Sperrschicht
lage, vorzugsweise aus Polyvinylalkohol (EVOH), welche die
erforderliche Sauerstoffsperre gewährleistet und bei einer
vorbeschriebenen Anwendung von sogenannten Hartfolienver
bunden zwischen der Trägerfolie und der Siegelschicht ein
gebettet ist, ein wesentlich schlechteres Ausformergebnis
zeigt, d. h. geringe Restwandstärken auch dieser
EVOH-Schicht aufweist.
Es erweist sich somit als notwendig, daß das Kunst
stoffträgermaterial der zu bildenden Schalen, das für die
Formstabilität benötigt wird, mit einer zusätzlichen Sauer
stoffsperrschicht ausgerüstet wird. Diese Sauerstoffsperr
schicht besteht in der Regel aus Polyvinylalkohol. Zusätz
lich ist eine dritte Folienschicht erforderlich, um die
Versiegelung der Deckelfolie herstellen zu können.
Dies erfordert eine sogenannte aus mehreren Komponenten
bestehende, relativ dicke Mehrschichtverbundfolie, die ein
Recycling, also ein sortenreines Wiederverwenden, unmöglich
machen.
Eine derartige Schale ist beispielsweise in der
EP 0169799 beschrieben. Ferner ist darin ein Verfahren of
fenbart, bei dem eine Vielzahl von individuellen, separaten
Schalen in eine Befüllungs- bzw. Versiegelungsstation ein
geführt werden. Die Schalen werden sukzessive mit einer
dünnen Kunststoffschicht ausgekleidet, bevor sie mit Spei
sen gefüllt und einer Versiegelungsstation zugeführt wer
den. In der Versiegelungsstation wird eine Deckfolie auf
die mit Speisen gefüllte Schalen angesiegelt. Dabei ent
steht eine Schale, deren Trägermaterial im wesentlichen
Holzschliff oder aufgeschäumtes Plastik ist. Der Vorteil
dieser Verpackungssysteme mit derartigen Schalen besteht
darin, daß die Verpackungsvorrichtung übersichtlich
aufgebaut werden kann, wobei auch eine modulare Zusammen
stellung der Vorrichtung möglich ist.
Demgegenüber hat man versucht, den Kunststoffanteil bei
derartigen Lebensmittelverpackungen, der, um die erforder
lichen Restwandstärken in den Bodenradien zu erreichen,
verhältnismäßig hoch sein muß, dadurch zu reduzieren, daß
beschichteter Karton Anwendung findet. Hierbei hat es sich
allerdings herausgestellt, daß es schwierig ist, Karton mit
beschichteten Kunststoffmaterialien in Vorrichtungen zu
verarbeiten, in denen weitgehend bekannte bzw. bereits exi
stierende Module verwendet werden. Darüber hinaus sind bei
solchen aus beschichtetem Karton gepressten Behältern die
maximalen Formtiefen auf 25 bis 30 mm begrenzt.
Selbst wenn durch eine Sperrschichtfolien-Kaschierung
solche im Kaltpressverfahren hergestellte Behälter weitge
hend sauerstoffdicht ausgerüstet sind, so bilden sich be
dingt durch das Kaltformpreßverfahren Auffaltungen aufgrund
der entstandenen Materialverdrängung. Diese Auffaltungen
reichen bis in den Randflanschbereich der Behälter hinein,
wodurch eine sichere und ununterbrochene, vor allem aber
sauerstoffdichte Versiegelung mit der Deckfolie unmöglich
wird. Um zum Beispiel Behältertiefen von mehr als 30 mm
Formtiefe herzustellen, werden Behältnisse aus beschichte
tem Karton verwendet, die aus Zuschnitten geformt sind.
Diese aus beschichtetem Karton auf einem separierten Aggre
gat werden aufgerichtet, gefaltet und verklebt und als Be
hälter dem Abpacksystem zugeführt.
Jedoch gelingt es dabei nicht, solche aus beschichtetem
Zuschnitten gefertigten Behälter an den Schnitt- oder Kle
bestellen wirklich gas- und sauerstoffdicht zu verbinden.
Derartige Probleme treten insbesondere bei Behältern auf,
die einen Randflansch aufweisen. Bei der bereits bekannten
Beschichtung von Kartonzuschnitten wird lediglich eine ge
wisse Feuchtigkeitsstabilität erzielt, wobei an den offenen
Schnittkanten auch die Feuchtigkeit nicht gänzlich abge
schirmt werden kann.
Es besteht jedoch das Bedürfnis, eine Lebensmittelver
packung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu
schaffen, die mit geringem Umrüstaufwand auf herkömmlichen
horizontalen Formen-, Füll- und Verschließanlage her
stellbar ist, wobei der Anteil an Kunststoff auf ein Mini
mum reduziert wird, gleichzeitig jedoch die Stabilität des
Behältnisses und die Sauerstoffdichte auf einem besonders
hohem Niveau gehalten werden kann.
Eine weiteres Bedürfnis besteht darin, ein Verfahren
zur sauerstoffdichten Verpackung von Lebensmitteln unter
Zuhilfenahme einer Lebensmittelverpackung der vorstehenden
Art derart weiterzubilden, daß herkömmliche
Verpackungsanlagen mit höherer Taktzahl und noch wirt
schaftlicher betrieben werden können. Schließlich ist man
auf der Suche nach einer Vorrichtung zur Durchführung des
vorstehend erwähnten Verfahrens, die sich durch eine
besonders geringe Störanfälligkeit der Verpackungsanlagen
selbst bei höchster Taktzahl auszeichnet.
Um diesen Bedürfnissen Rechnung zu tragen, wird in der
älteren Patentanmeldung P 196 54 230, auf deren Inhalt hier
ausdrücklich Bezug genommen wird, eine Lebensmittelver
packung sowie ein Verfahren zu deren Herstellung und eine
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit geeignetem
Halbzeug bzw. Tray vorgeschlagen,.
Die dort vorgeschlagene Lebensmittelverpackung hat als
tragende Basis einen mit einer dünnen Kunststoffverbundfo
lie ausgekleideten Kartonzuschnitt, der automatisch auf
richtbar und dessen Innenbereich an den Schnittkanten ver
klebt ist. Der Kartonzuschnitt weist ferner einen Rand
flansch mit einzelnen Randflanschsegmenten auf, an dem dann
die Deckelfolie befestigt wird. Darüber hinaus wird der
Randflansch erfindungsgemäß außenseitig so geformt, daß die
Randflanschsegmente in der Siegelstellung bündig aneinan
derschließen. Hierzu weisen die einzelnen Randflanschseg
mente Gehrungsschnittlinien auf, anhand derer dann die Win
kelstellung des Randflansches festgelegt werden kann. Durch
die Verwendung von vorgefertigten Kartonzuschnitten, ergibt
sich der Vorteil, daß beim Aufrichten der Kartonzuschnitte
keine Materialverdünnung auftritt, im Gegensatz zu der be
kannten Schale. Dadurch sind die aufgrund der Materialver
dünnung hervorgerufenen Nachteile mit der erfindungsgemäßen
Lebensmittelverpackung überwunden. Dadurch, daß die Rand
flanschsegmente in der Siegelstellung bündig aneinander
schließen, ergibt sich eine geschlossene Randflanschober
fläche, die dann zur einer sicheren Abdichtung des Karton
zuschnitts herangezogen werden.
Bei derartigen, gas- bzw. sauerstoffdichten
Verpackungen ist jedoch in besonderem Maße darauf zu
achten, daß die über die Versiegelungsflansche hergestellte
Dichtigkeit auch über einen längeren Zeitraum gewährleistet
ist. Ansonsten können die lebensmitteltechnischen Vorgaben
nicht mehr erfüllt werden. Bei der bereits vorgeschlagenen
Verpackung ist die Güte der Versiegelung durch die
Genauigkeit der Zuschnitte bestimmt. Mit anderen Worten,
die Gefahr, daß Umgebungsluft mittelfristig in die
Verpackung über Kapillaren im Siegelflansch eintritt, kann
nur durch äußerst hohe Präzision bei der Fertigung der
aufgerichteten Trays und bei der Positionierung in der
Auskleidungs- und Siegelstation gedämmt werden. Hierdurch
kann die Arbeitsgeschwindigkeit über Gebühr herabgesetzt
werden.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine
Lebensmittelverpackung der vorstehend beschriebenen Art zu
schaffen, die sich durch die eingangs beschriebenen Vorzüge
und zusätzlich dadurch auszeichnet, daß sie schneller und
zuverlässiger mit andauernder Gas- bzw.
Sauerstoffdichtigkeit hergestellt werden kann. Eine weitere
Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer
derartigen Lebensmittelverpackung bereitzustellen, das nach
einem einfachen Prozeß durchführbar ist. Schließlich soll
eine Vorrichtung zur Durchführung des
Herstellungsverfahrens geschaffen werden, die einfach
aufgebaut ist und den besonderen Vorzug bietet, daß
herkömmliche Verpackungsanlagen so weitgehend wie möglich
in die Vorrichtung integriert werden können. Schließlich
soll ein Verpackungs-Halbzeug bzw. ein Verpackungs-Tray
geschaffen werden, das sich in besonders vorteilhafter
Weise für das erfindungsgemäße Verpackungsverfahren eignet,
wobei die Gestaltung den Vorzug haben soll, daß hohe
Stückzahlen pro Zeiteinheit mit so hoher Präzision
herstellbar sind, daß die Qualitätsanforderungen einer
sauerstoffdichten Verpackung auch bei größtem Durchsatz der
Verpackungsanlage sichergestellt sind.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich der
Lebensmittelverpackung mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird die
Verpackung mit einem ununterbrochenen Kragen ausgestattet,
der somit eine durchgehende Fläche für die Versiegelung der
Verpackung bereitstellt. Der durchgehende, d. h.
ununterbrochene Kragen hat Vorteile schon bei der Anheftung
der die Innenseite der Verpackung auskleidenden
Kunststoffolie, da beste Voraussetzungen für eine
großflächige Verbindung zwischen Kunststoffolie und
Randflansch gebildet werden. Daneben ergibt sich der
zusätzliche Vorteil, daß selbst bei größeren
Arbeitsgeschwindigkeiten der Verpackungsmaschine eine
Beschädigung der Kunststoffolie ausgeschlossen werden kann.
Der entscheidende Vorteil zeigt sich beim Versiegeln der
Verpackung. Denn die ununterbrochene, von der
Kunststoffolie der Auskleidung abgedeckte Fläche des
Randflanschs bietet optimale Voraussetzungen für eine
möglichst großflächige Aufsiegelung der Deckelfolie. Es hat
sich gezeigt, daß auf diese Weise die
Arbeitsgeschwindigkeiten der Verpackungsmaschine erheblich
gesteigert werden können, ohne Gefahr zu laufen, daß
kapillarartig ausgebildete Radialkanäle zwischen
Deckelfolie und Auskleidungsfolie entstehen, die einer
Langzeitdichtigkeit abträglich wären.
Die erfindungsgemäße Gestaltung der
Lebensmittelverpackung benötigt zwar einen etwas
komplexeren Aufbau des Verpackungszuschnitts. Es zeigt sich
jedoch, daß der umlaufende Flansch in besonders
vorteilhafter Weise zur Stabilisierung des Verpackungs-Trays
benutzt werden kann, selbst wenn die Verbindung
zwischen den Tray-Bestandteilen nur punktuell bzw.
bereichsweise und nicht vollflächig ausgeführt wird.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung ergibt sich
mit der Weiterbildung des Patentanspruchs 2. Denn diese
Gestaltung erlaubt es, Gewicht im Bereich des Schalenteils
einzusparen, was sich positiv auf die DSD-Gebühren
auswirkt.
Grundsätzlich ist es möglich, den aufgesetzten
ununterbrochenen Kragen als geschlossenen Ring auszubilden.
Mit der Weiterbildung des Patentanspruchs 3 wird jedoch der
besondere Vorteil erzielt, daß ein geringerer Verschnitt
anfällt. Mit anderen Worten, Kartonmasse kann sinnvoll und
effektiv zur Stabilisierung der Seitenwände des
Schalenteils genutzt werden.
Wenn die Laschen des Randflansches an der Innenseite
der Seitenwände des Schalenteils befestigt, vorzugsweise
verklebt werden, ergibt sich der besondere Vorteil, daß die
Außenseite der Seitenwände voll flächig für eine Bedruckung,
d. h. als Informations- und Werbefläche genutzt werden
kann.
Die erfindungsgemäße Verpackung eignet sich in
besonderer Weise für ein Halbzeug aus Karton.
Weist gemäß Anspruch 6 die Kunststoffverbundfolie eine
Sauerstoffsperrschicht, vorzugsweise aus Polyvinylalkohol,
eine Siegelschicht, vorzugsweise aus peelbarem Polyethylen,
sowie eine Haftschicht, vorzugsweise aus modifiziertem Po
lyethylen, insbesondere einem Copolymer von Ethylen mit 6%
Methacrylsäure, die partiell (50%) mit Na- oder Zinkionen
neutralisiert sind (Surlyn A) auf, so wird ein flexibler
Verbund verwendet, dessen Sauerstoffdurchlässigkeit im vor
aus festgelegt werden kann und auch im eingebetteten Zu
stand nicht verändert wird. Von daher kann eine deutlich
dünner gehaltene EVOH-Schicht, die in einem flexiblen Ver
bund eingebettet ist, verwendet werden. Aufgrund der
Peelbarkeit der Kunststoffolie ergibt sich eine
hervorragende Umweltverträglichkeit. Die Kunststoffolie
kann - wie sich überraschenderweise herausgestellt hat -
extrem dünn gehalten sein und dennoch das Tray, selbst wenn
es aus einfachem Karton besteht, derart stabilisieren, daß
selbst verhältnismäßig tiefe Verpackungen mit ausreichend
großer Stabilität herstellbar sind.
Wird die erfindungsgemäße Lebensmittelverpackung gemäß
Anspruch 9 vorzugsweise mit einem Kartonzuschnitt ausge
stattet, der aus einem recyclebaren bzw. vorzugsweise zwei
lagigem Karton besteht, so wird eine Lebensmittelverpackung
geschaffen, die dafür geeignet ist, auf der äußeren Lage
des Kartonzuschnitts einen besonderen werbewirksamen Auf
druck zu tragen. Dadurch wird insbesondere eine Möglichkeit
geschaffen, die erfindungsgemäße Lebensmittelverpackung op
tisch hervorzuheben.
Die Gestaltung gemäß Patentanspruch 10 hat den
besonderen Vorteil, daß die Oberflächenstruktur des Trays
den spezifischen Anforderungen angepaßt ist. Für die
Auskleidung der Schale ist es von Vorteil, wenn die beim
Aus formen erwärmte Kunststoffolie in kurzer Zeit eine
innige Verbindung mit der Oberfläche des Schalenteils
eingeht. Demgegenüber kommt es für die Außenseite des
Schalenteils darauf an, ein ansprechendes Äußeres und gute
Voraussetzungen für die in der Regel zu erfolgende
Bedruckung zu schaffen. Es hat sich gezeigt, daß die
zweite, d. h. innenseiteige Schicht ohne weiteres aus
recycliertem Karton bestehen kann, wodurch Kosten
eingespart werden und besondere Vorzüge hinsichtlich
Umweltverträglichkeit erzielt werden.
Durch die erfindungsgemäße Wahl der ausgekleideten Kar
tonzuschnitte liegt ein Behältnis vor, das beim Einlaufen
in die Vakuummierung- bzw. Versiegelungsstation bis auf eine
Seite, nämlich der oberen Seite, sauerstoffdicht ist. Da
darüber hinaus der kunststoffausgekleidete Kartonzuschnitt
auch im Bereich der erfindungsgemäß besonders ausgebildeten
Randflansche eine besonders hohe Formstabilität hat, kann
dieser Randflansch zwischen den Dichtungen des geschlosse
nen Siegelwerkzeuges sicher aufgenommen werden, so daß er
findungsgemäß nur noch der Innenhohlraum der geformten Trä
gerschale evakuiert werden muß. Die Leistungsaufnahme der
Verpackungsanlage zur Erzeugung der Evakuierung wird ver
ringert, die Taktzahl der Verpackungsanlage kann dadurch
erheblich angehoben werden.
Es hat sich gezeigt, daß durch die erfindungsgemäß aus
gebildeten Randflansche eine hohe Stabilität erreicht wird
und selbst beim Befüllen der Schale mit Lebensmittel ein
unkontrollierter Bruch nicht erfolgt. Die Betriebszuver
lässigkeit der Vorrichtung kann darüber hinaus zusätzlich
dadurch angehoben werden, daß die zwischen den Trägerscha
leninnenräumen liegenden als Siegelstege ausgebildeten
Randflansche von unten mittels parallel zur Transportrich
tung ausgerichteten Gleit- und Führungsschienen unterstützt
werden. Vorteilhaft ist auch die Weiterbildung, daß die Be
hälter in der Befüllungsstrecke von unten mittels eines
synchron mit der Transporteinrichtung laufenden Stützbandes
abgestützt werden.
Dadurch, daß die aufgerichteten Kartonzuschnitte erfin
dungsgemäß gemäß Anspruch 15 reihenweise in der Formstation
angeordnet werden, wird ermöglicht, daß zwischen benachbar
ten Kartonzuschnitten eine verbreiterte Siegelfläche auf
den Randflanschen gebildet wird. Dadurch wird erreicht, daß
die Versiegelung sicher erzielt wird. Ferner wird erreicht,
daß mehrere Kartonzuschnitte gleichzeitig hergestellt wer
den können, und durch die verbreiterte Siegelfläche auf
grund der benachbart angeordneten Randflansche die Versie
gelung vereinfacht wird.
Mit diesen Weiterbildungen ergeben sich insbesondere
Vorteile einer weitgehenden Vereinfachung einer Ver
packungsanlage, da bei diesem Verfahren keine separate
Tiefziehstempelstation oder besondere Vorheizungssystems
mehr erforderlich sind. Gleichwohl kann die hierfür erfor
derliche Durchlaufstrecke erfindungsgemäß für die Unter
bringung der Befüllstation genutzt werden und dadurch eine
platzsparende Ausführung einer solchen Abpackanlage ge
schaffen werden.
Entweder kann die Anlage insgesamt erheblich kürzer
werden oder die Befüllstrecke kann, wenn erforderlich,
deutlich besser genutzt werden, wodurch der Befüllvorgang
erleichtert wird.
Mit der erfindungsgemäßen Lebensmittelverpackung läßt
sich der Anteil von nicht recyclebaren Kunststoffen auf ein
Minimum reduzieren, wobei sich bei der erfindungsgemäßen
Werkstoffwahl der Kartonzuschnitte der zusätzliche Vorteil
einer problemlosen Eigenverrottung ergibt.
Schließlich wird auch die Leistungsaufnahme der Abpack
anlage vor allem im Bereich der Formstation erheblich ver
ringert, da die benötigte Zeit zum Durchwärmen einer übli
chen Hartfolie von ca. 500 bis 1000 µm (PVC, Polysterol
oder Polyester) deutlich herab gesetzt werden kann. Die be
nötigte Eigenstabilität der Behälter wird erfindungsgemäß
durch die Verwendung des beschriebenen Kartonzuschnitts er
reicht, insbesondere wenn die Deckelfolie auf die Kunst
stoffolie, die den Kartonzuschnitt auskleidet, befestigt
ist.
Die erfindungsgemäße Lebensmittelverpackung erfährt ge
genüber ebenfalls Kartonzuschnitte verwendenden Lebensmit
telverpackungen eine erhöhte Formstabilität und ist in ei
nem hohen Maße verwindungsstabil.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des
Herstellungsverfahrens ergibt sich durch die Weiterbildung
des Patentanspruchs 15. Durch das Anheften der
Kunststoffolie an die Randflansche der Trays können
letztere zuverlässig und besonders taktgenau in die
Verpackungsanlage übernommen werden. Dabei ergibt sich der
zusätzliche Vorteil, daß der die Befüllanlage aufweisende
Modul der Verpackungsanlage weitgehend unverändert
beibehalten werden kann, während ein vorangeschalteter
Modul für die Zuführung der Trays besonders platzsparend,
nämlich mit einer Überlappung von einer Taktvorschublänge
in der Anlage positioniert werden kann.
Die Weiterbildung des Verfahrens nach Anspruch 17 führt
nicht nur zu einer extrem hohen Durchsatzgeschwindigkeit,
sondern sie hat insbesondere in Verbindung mit der
erfindungsgemäßen Gestaltung des Schalenteils den Vorteil,
daß der Unterdruck äußerst wirksam genutzt werden kann, um
die Folie der Auskleidung in kürzester Zeit in den
Innenraum des Schalenteils zu ziehen. Denn der
erfindungsgemäße, den Randflansch bildende ununterbrochene
Kragen erlaubt es, den Zuschnitt des Schalenteils so zu
gestalten, daß die Seitenwände durch den aufgerichteten
Zustand des Schalenteils durch einen Schlitz getrennt sind.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung zur
Durchführung des Verfahrens sind Gegenstand der
Unteransprüche 19 bis 25. Das zur erfindungsgemäßen
Lebensmittelverpackung gehörende Tray ist Gegenstand der
Ansprüche 23 bis 29. Das Tray kann mit nahezu beliebiger
Formgebung ausgestattet werden, wobei die besonderen
Vorzüge dann erzielbar sind, wenn das Schalenteil eine
bestimmte Mindesttiefe überschreitet. Vorzugsweise hat der
Boden eine Polygonform.
Mit dem Verfahren zur Herstellung des Trays gemäß
Anspruch 30 gelingt es, die beiden Teile des Trays in
kürzester Zeit und mit größtmöglicher Genauigkeit
zusammenzufügen, wobei der Vorteil erzielt wird, daß die
Herstellung der Trays von der Arbeitsgeschwindigkeit der
Verpackungsanlage unabhängig bleibt. Die Trays werden
bevorzugterweise genestet in ein Magazin für Kartontrays
gegeben und von dort einzeln auf ein Mitnehmerband des
Überführungsmoduls der Verpackungsmaschine gegeben.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstände
der übrigen Unteransprüche. Nachstehend wird anhand schema
tischer Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer ersten
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verpackungsanlage;
Fig. 2 eine Explosionsdarstellung einer ersten
Ausführungsform eines Karton-Trays zur Verwendung bei der
Herstellung einer erfindungsgemäßen Verpackung;
Fig. 3 eine Draufsicht eines Kartonzuschnitts für den
Kragen der Verpackung gemäß Fig. 2;
Fig. 4 eine Draufsicht des Zuschnitts gemäß Fig. 3 mit
montagefertig abgewinkelten Laschen;
Fig. 5 eine Draufsicht des zugehörigen Kartonzuschnitts
für das Schalenteil;
Fig. 6 eine Draufsicht des Zuschnitts gemäß Fig. 5 in
aufgerichteter Form;
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht einer Reihe von
aufgerichteten Kartonzuschnitten;
Fig. 8 in der Seitenansicht in vergrößertem Maßstab die
Formstation der Verpackungsanlage.
Fig. 9 eine Vorderansicht der in Fig. 8 gezeigten
Formstation mit eingebrachtem Kartonzuschnitt reihenartig
aneinanderliegend angeordnet und der Kunststoffverbundfo
lie, die für die Auskleidung zugeführt ist.
Fig. 10 eine perspektivische Ansicht von seitlich in
Reihe angeordneten Kartonzuschnitten, die bereits mit der
Kunststoffverbundfolie ausgekleidet sind, wobei in einer in
etwas vergrößertem Maßstab dargestellten Schnittansicht gemäß
Fig. 10A entlang der mit dem Pfeil eingezeichneten Linie
der reihenweise angeordneten Kartonzuschnitte der
wärmekaschierte Randflanschbereich dargestellt ist.
Fig. 11 eine Vorderansicht der Vakuum- bzw. Versie
gelungsstation mit eingesetzten Kartonzuschnitten, die be
reits mit Kunststoffverbundfolie ausgekleidet und damit zu
einer Reihe verbunden sind.
Fig. 12 eine perspektivische Ansicht der zusammen
hängenden Kartonzuschnitte mit Kunststoffverbundfolie und
abgesiegelter Deckelfolie, wobei in Fig. 12A in vergrößer
tem Maßstab die Einzelheiten des Kartonzuschnittes und der
anhaftenden Schichten deutlicher dargestellt sind;
Fig. 13 eine perspektivische Ansicht einer erfin
dungsgemäß gebrauchs- bzw. verbrauchsfertigen Verpackung;
Fig. 14 eine perspektivische Ansicht der erfindungs
gemäßen Schale mit teilweise abgelöster Deckelfolie;
Fig. 15 eine perspektivische Ansicht der erfin
dungsgemäßen Schale mit teilweise abgelöster Deckelfolie
und teilweise herausgelöster Innenfolie;
Fig. 16 in schematisierter Darstellung einen Ausschnitt
der Herstellungsanlage für die Karton-Trays;
Fig. 17 eine der Fig. 2 entsprechende
Explosionsdarstellung einer Abwandlung des Trays; und
Fig. 18 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht der
Verpackungsmaschine, in der die Trays gemäß Fig. 17
verarbeitet werden.
In Fig. 1 ist die Seitenansicht der Verpackungsanlage
gezeigt, die im wesentlichen fünf Hauptstationen hat,
nämlich eine Heftstation HS für das Anheften einer
Auskleidungsfolie 134 für vorgefertigte Trays, eine
Formstation (FS), in der die Kunststoffolie in die Trays
eingeformt wird, eine Befüllungsstrecke (BS), eine
Versiegelungs- und Vakuumierungsstation (VS) und eine
vorzugsweise zweistufige Vereinzelungsanlage 181, 182 wobei
letztere ebenso einstufig ausgelegt sein kann.
Der Transport der in Reihe paßgenau angeordneten
Kartonzuschnitte bzw. aufgerichteter Trays 110 zu den
einzelnen Stationen erfolgt vorzugsweise über eine
Transportkette 148 oder bei Einsatz auf einem sogenannten
"Tray-Sealer" über ein besonders ausgebildetes Trans
portband mit Aufnahmeräumen für die nebeneinander liegenden
Kartonzuschnitte.
Zur streckenweisen Entlastung der Transportkette 148
können unterhalb der Transportkette 148 zusätzlich nicht
näher dargestellte Stützbänder vorgesehen sein.
Dem mit "I" bezeichneten Modul der eigentlichen
Verpackungsmaschine, die weitgehend als handelsübliche
Maschine gestaltet und lediglich bereichsweise umgestaltet
sein kann, ist ein weiterer Modul II vorgeschaltet, über
den die Vereinzelung der genestet in einem Magazin bzw.
Spender 112 aufgenommenen Trays 110 und deren Übergabe an
den Modul I erfolgt.
Im einzelnen werden die vorgefertigten Kartonzuschnitte
110 - vorzugsweise in Reihen mit 2 bis 5 Trays
nebeneinander - taktgesteuert unter Zuhilfenahme einer
vorzugsweise pneumatisch arbeitenden Vereinzelungsvor
richtung VV9 auf ein Gefachband 112 gegeben, mit dem
weiterhin taktgesteuert der zumindest eine die Kartonzu
schnitte in eine Übergabestation ÜS transportiert wird.
Dort wird das zumindest eine Tray 110 mittels einer
Aushubstation 114 ebenfalls taktgesteuert mittels eines
speziellen Transportstempels 113 vertikal nach oben in die
Ebene EKF der Kunststoffolie 134 und in den Bereich der
Heftstation HS gehoben, in der mittels beheizbarer Stempel
118 die Auskleidefolie vorzugsweise punktweise an den vor- und/
oder nachlaufenden Bereichen des Randflanschs der Trays
geheftet wird. Bei einem Tray-Sealer-System werden die
Kartonzuschnitte in entsprechende Aufnahmeräume der
Transportkette 148 gesetzt.
Mit dieser Gestaltung gelingt es, den Modul II sehr
raumsparend anzuordnen und den Überlappungsbereich ÜB in
Transportrichtung einzusparen.
Von dieser Heftstation ausgehend, in der sich die
reihenweise und eng aneinanderliegend angeordneten
vorgefertigten Trays an der Kunststoffolie befinden und in
die Formstation FS einfahren, beginnt der eigentliche
Ausformungs- bzw. Auskleidungsprozeß der Trays 110 mittels
der Kunststoff- vorzugsweise der Kunststoffverbundfolie
134. In der Formstation wird das Auskleiden der Innenober
fläche der reihenmäßig aneinander angeordneten Kartontrays
110 mit einer sauerstoffsperrenden Kunststoffverbundfolie
134 durchgeführt.
Die Kunststoffverbundfolie 134 wird von einer End
los-Rolle 133, welche über der Einlaufstrecke der
Verpackungsanlage auf einem Tragarm befestigt ist, über
nicht näher bezeichnete Umlenkrollen über die in den
Aufnahmeformen reihenmäßig angeordneten Trays 110 im
wesentlichen parallel zur Transportkette 148 gezogen.
Beim Einsatz eines Tray-Sealers führt die Transportket
te 148 taktgleich die reihenweise angeordneten in den Auf
nahmeräumen der Transportkette ruhenden Trays 110 unter
eine Formstation FS, deren Arbeitsprinzip zum Auskleiden
der Innenoberfläche der Trays 110 mit der Kunststoffver
bundfolie 134 dem auf einer Form-, Füll- und Verschließ
anlage verwendeten Iso-Pack-System der Firma MULTIVAC
entspricht.
Danach werden die Trays 110 mittels der Transportkette
148 in den Bereich einer Befüllungsstrecke BS befördert,
die ebenfalls so ausgelegt ist, daß sie eine reihenweise
Befüllung im Takt zulässt.
Zur Entlastung der Transportkette 148 können die
nunmehr durch die Kunststoffverbundfolie 134 zusammen
hängenden Trays 110 durch ein Stützband, das taktgleich mit
der Transportkette arbeitet, unterstützt werden.
Von der Befüllungsstrecke BS laufen die gefüllten Scha
len in eine Vakuumierungs- und Versiegelungsstation VS ein,
wobei gleichzeitig eine von einer Endlos-Rolle 122 über ein
Umlenkrollensystem geführte Deckelfolie 120 im wesentlichen
parallel zur Transportstrecke in die Vakuumierungs- und
Versiegelungsstation VS geführt wird. Die Arbeitsweise der
Vakuumierungs- und Versiegelungsstation VS entspricht
herkömmlichen Systemen, z. B. der Fa. Multivac und wird in
Fig. 12 im Detail beschrieben.
Nach der Versiegelung der gefüllten Verpackungsbehälter
werden diese wiederum mittels der Transportkette den Ver
einzelungsstationen 181, 182 zugeführt, wobei die in Reihe
zusammenhängend angeordneten Trays 110 erneut durch ein
taktgleich arbeitendes Transportband 150 unterstützt werden
können.
Wie ebenso in Fig. 1 erkennbar, erstreckt sich die
Transportstrecke der Transportkette 148 und des Stützbandes
150 vom Spender bis unmittelbar hinter die zweistufige Ver
einzelungsstation 181, 182, so daß die gesamte Anlage takt
gleich arbeitet.
Die Besonderheit der Verpackungsvorrichtung besteht
darin, daß zum einen ein besonders gestaltetes Tray 110
Verwendung findet und zum anderen dieses Tray 110 in einer
besonderen Art und Weise, hergestellt und als Halbzeug der
Verpackungsanlage zugeführt wird.
Entgegen herkömmlicher Ausführungen solcher Ver
packungsanlagen wird durch den Spender 112 ein bereits vor
geformtes und beispielsweise durch Klebung formstabiles
Tray 10 mit oberseitigem Randflansch 52 zugeführt. Die der
Verpackungsvorrichtung zugeführten Halbzeuge bzw. Trays 10-
wie es in Explosionsdarstellung in Fig. 2 dargestellt
ist - weisen erfindungsgemäß besonders ausgestaltete
Randflansche 52 auf, die von einem durchgehenden Kragen
gebildet sind, der auf ein Schalenteil 40 aufgesetzt ist.
Fig. 2 zeigt die beiden Bestandteile des Trays 10 im
vorgeformten Zustand, unmittelbar, bevor die Teile
zusammengesetzt und miteinender verbunden, vorzugsweise
verklebt werden. In den Fig. 3 bis 5 sind die Teile in
der Draufsicht im einzelnen gezeigt.
Beide Teile sind als Kartonzuschnitt gestaltet, wobei
vorzugsweise ein zwei- oder mehrlagiger Karton Anwendung
findet, so daß die Außenseite des Trays eine andere
Qualität als die Innenseite haben kann. Der Zuschnitt des
den Randflansch 52 bildenden Kragens hat - wie in Fig. 3
gezeigt - Einschnitte zur Ausbildung von trapezförmigen
Laschen 51, die über Sollknicklinien am Randflansch hängen.
Das Schalenteil 40 hat einen Zuschnitt gemäß Fig. 5
und 6. An einem Bodenteil 41 hängen über Knicklinien 42 die
Seitenwandabschnitte 43, die sich im aufgerichteten Zustand
(Fig. 6 und Fig. 2) berühren.
Weil die abgewinkelten Laschen 51 im auf das
Schalenteil 40 aufgesetzten Zustand mit den Seitenwänden 43
verbunden, vorzugsweise verklebt sind, werden letztere vom
Randflansch 52 stabilisiert, so daß sich mit geringem
Materialeinsatz - geringes Kartongewicht - eine hohe
Verwindungssteifigkeit des Trays ergibt.
Die Klebeverbindung erfolgt vorzugsweise punkt- oder
linienförmig, wie durch die schraffierten Bereiche 47 in
Fig. 2 angedeutet.
Die Laschen 51 sind an der Innenseite der Seitenwände
43 befestigt, so daß die Außenseite der Seitenwände
durchgehend bleibt, was einer Bedruckung zuträglich ist.
Die Höhe H43 der Wände 43 ist größer als die Höhe H51
der Laschen 51, d. h., die Laschen übergreifen die
Seitenwände nur zu einem Bruchteil der Fläche, wodurch
Gewicht und damit DSD-Gebühren gespart werden.
In Fig. 7 sind aufgerichtete, reihenweise angeordnete
Kartonzuschnitte 10 perspektivisch dargestellt, wobei eben
falls eine gegebenenfalls vorgesehene Griffmulde GM zu er
kennen ist, die an einem Randsegment des Randflanschs 52
vorgesehen werden kann.
In der Seitenansicht gemäß Fig. 8 ist erkennbar, auf
welche Weise in der Formstation FS die Werkzeughälften 116
und 118 mit den reihenweise aneinanderliegenden Trays
zusammenwirken und mittels einer Heizeinrichtung 172 die
Innen- bzw. Oberflächen der reihenmäßig aneinanderliegenden
Trays 10 mit der Kunststoffverbundfolie 134 auskleiden.
Das Werkzeug der Formstation FS, das nach dem sogenann
ten Skin-Verfahren arbeitet, besteht aus einer Unterform
116 und einer Oberform 118, die entsprechend dem in Fig. 8
gezeigten Pfeil getaktet auseinander- und zusammengefahren
werden. Hierbei hat die Unterform 116 vorzugsweise ein Pro
fil zur formschlüssigen Aufnahme der Kartonzuschnitte 10,
so daß die Randflansche 52 der Kartonzuschnitte 10
abgedichtet abgestützt werden. Die Oberform 118 ist darüber
hinaus so gestaltet, daß eine Heizeinrichtung 172
aufgenommen werden kann. Mit 173 und 173A sind Ausnehmungen
in dem Ober- bzw. Unterteil 116, 118 dargestellt, die
entsprechend den Griffmulden GM ausgestaltet sind.
In Fig. 4 ist die Vorderansicht der Formstation FS ge
zeigt. Man erkennt, daß die Unterform 116 stegartige
Einsätze 166 aufweist, deren Form dem Querschnitt der
reihenmäßig angeordneten Trays 10 angepaßt ist. Hierbei
liegen die dicht aneinanderliegenden Randflansche
benachbarter Trays 10 auf diesen stegartig ausgebildeten
Einsätzen paßgenau auf, so daß im zusammengefahrenen
Zustand der Werkzeughälften 116 und 118 die einzelnen Trays
zusätzlich durch die vorgesehenen Formeinsätze 158, deren
Oberflächenkonturen paßgenau der Form der Trays entspricht,
formschlüssig abgestützt sind. Die Funktionsweise der
Formstation FS insbesondere das Skin-Verfahren wird im
folgenden kurz beschrieben:
Wird eine Reihe von aufgerichteten Kartonzuschnitten, die mit ihren Randflanschen in Reihe dicht aneinanderliegen und somit eine sattelförmige Auflage bilden, über die angeheftete Kunststoffolie 134 (Heftungspunkte) in die Formstation FS eingebracht, so bewegt sich das zuvor nach unten ausgefahrene Werkzeugunterteil 116 der Formstation FS in Pfeilrichtung nach oben. Beim Zusammenfahren des Werk zeugunterteils 116 gegen das Werkzeugoberteil 118 wird im Werkzeugoberteil 118 ein nahezu vollständiges Vakuum an gelegt. Die über die eng aneinanderliegend reihenförmig angeordneten Kartonzuschnitten 10 liegende Kunststoff verbundfolie 134 wird dadurch voll flächig an die Heizplatte 172 angelegt und durchgewärmt.
Wird eine Reihe von aufgerichteten Kartonzuschnitten, die mit ihren Randflanschen in Reihe dicht aneinanderliegen und somit eine sattelförmige Auflage bilden, über die angeheftete Kunststoffolie 134 (Heftungspunkte) in die Formstation FS eingebracht, so bewegt sich das zuvor nach unten ausgefahrene Werkzeugunterteil 116 der Formstation FS in Pfeilrichtung nach oben. Beim Zusammenfahren des Werk zeugunterteils 116 gegen das Werkzeugoberteil 118 wird im Werkzeugoberteil 118 ein nahezu vollständiges Vakuum an gelegt. Die über die eng aneinanderliegend reihenförmig angeordneten Kartonzuschnitten 10 liegende Kunststoff verbundfolie 134 wird dadurch voll flächig an die Heizplatte 172 angelegt und durchgewärmt.
Nach Ablauf der vorgegebenen Heizzeit wird das Werk
zeugoberteil 118 bei gleichzeitiger Evakuierung des Werk
zeugunterteils 116 belüftet. Durch diesen Wechseln entsteht
ein Differenzdruck von ca. 1 bar, welcher eine vollflächige
Wärmekaschierung zwischen der Kunststoffverbundfolie und
den Trayinnenseiten bewirkt (siehe gestrichelte Linie
134A). Da aufgrund der Gestaltung des Schalenteils 40
zwischen den Seitenwandabschnitten 43 linienförmige
Öffnungen verbleiben, kann das Einziehen der Folie sogar
noch gefördert werden.
Gleichzeitig werden die durchgehenden Randflansche 52
vollflächig wärmekaschiert.
Da nun die Innenoberflächen der eng aneinandergereihten
Kartonzuschnitte mit der Kunststoffverbundfolien ausgeklei
det ist, wird die Formstation FS taktgleich geöffnet, womit
jetzt die durch die Kunststoffverbundfolie zusammenhängend
verbundenen Trays freigegeben werden und zum Füllen mit der
Transportkette 148 weiterbefördert werden.
In Fig. 10 ist die durch die eng aneinanderliegenden
Trays 10 gebildete, mit Kunststoffverbundfolie 134
innenseitig ausgekleidete und zusammenhängende Trayreihe
dargestellt, wie diese die Formstation FS verläßt. Wie
ebenso erkennbar ist, überdeckt die Kunststoffverbundfolie
134 auch die Grifflochmulde GM im Randflansch.
In Fig. 10A (Schnitt längs des Randflansches 52 eines
Trays 10 mit daraufliegender Verbundfolie 134) sind die die
Verbundfolie bildenden Einzelschichten dargestellt. Die
Kunststoffverbundfolie 134 weist eine Sauer
stoffsperrschicht 136, vorzugsweise aus Polyvinylalkohol
(EVOH) und eine Siegelschicht 138, vorzugsweise aus
peelbarem Polyethylen sowie eine Haftschicht 137, vor
zugsweise aus modifiziertem Polyethylen auf. Es hat sich
gezeigt, daß die Innenbeschichtung des der Lebens
mittelverpackung bildenden Trägermaterials extrem dünn
ausgeführt werden kann. Die Foliendicke liegt vorzugsweise
im Bereich der Restwandstärken in den Bodenradien zwischen
25 und 30 µm.
Durch die Wahl einer geeigneten Oberflächenstruktur des
Kartons auf der Innenseite des Trays 10 kann die Verzahnung
der Folie 134 mit dem Karton noch optimiert werden.
Die Kunststoffverbundfolie 134 kann darüber hinaus so
aufgebaut und in ihrem Verhalten gesteuert werden, daß sie
nach dem Gebrauch der Verpackung vom Kartonträger abgelöst
werden kann, so daß für die Entsorgung bzw. das Recycling
reine Bestandteile vorliegen. Hierzu dient erfindungsgemäß
auch die Grifflochmulde GM.
Nach Verlassen der Formstation FS durchlaufen die zu
sammenhängenden Trays 10 die Befüllungsstation entlang der
Befüllungsstrecke BS, währenddessen sie mit den zu
verpackenden Lebensmitteln befüllt werden. Der Transport
der zusammenhängenden Trays 10 erfolgt durch die gemeinsame
Anlage gleichsam taktweise. Von der Befüllungsstrecke BS
laufen die befüllten Trays 10 in die Vakuumierungs- und
Versiegelungsstation VS ein, in der sie von dem Unterteil
116 durch entsprechende Formeinsätze paßgenau aufgenommen
werden (siehe Fig. 11). Eine solche Vakuum- bzw. Ver
siegelungsstation der herkömmlichen Bauart besteht aus ei
nem Unterteil 216 und einem Oberteil 218, die getaktet
zusammen- und auseinandergefahren werden. Die Unterform 216
hat vorzugsweise ein Profil zur vollständigen Aufnahme der
erfindungsgemäß ausgebildeten Trays 10 derart, daß die
Randflansche der Schalen so abgedichtet abgestützt werden
können. Das Oberteil ist so konzipiert, daß sie eine ein
Linienmuster aufweisende Heizplatte 274 in vertikaler Rich
tung bewegbar aufnehmen kann.
Das Linienmuster ist so ausgelegt, daß es Flächenberei
che definiert, an denen eine Versiegelung des Kartonzu
schnittrandflansches mit der Deckelfolie 120 erfolgen soll.
Die Fig. 12 soll die Funktion eines solchen Vakuumie
rungs- oder Versiegelungswerkzeuges beim erfindungsgemäßen
Einsatz zeigen. Es können auch für diesen Vorgang bereits
bekannte und bewährte herkömmliche System mit geringfügigen
Änderungen eingesetzt werden. Die Fig. 12 zeigt die Unter
form 216 mit den stegartigen Einsätzen 266, deren Form
einen Querschnitt des sich zwischen zwei benachbart
liegenden Randflanschen der Trays 10 bildenden Sattel
streifen angepaßt ist, so daß im zusammengefahrenen Zustand
der Werkzeughälften 216 und 218 die zusammenhängenden Trays
10 durch den vorgesehenen Formeinsatz 258, dessen Oberflä
chenkontur der Form des daraufliegenden Trays entspricht,
formschlüssig abgestützt sind. Mit 270 sind Dichtungen be
zeichnet, gegen die sich die Randflansche bzw. die Sattel
stege der zusammenhängenden Trays 10 im zusammengefahrenen
Zustand des Werkzeugs 216 und 218 legen, so daß eine
Vakuumierung der Einzelkartonzuschnitte, die in diesem
Zustand bereits das Lebensmittel enthalten, durchgeführt
werden kann.
Mit 274 sind Heizeinrichtungen bezeichnet, die entspre
chend einem mit den Randstegen fluchtenden Muster in der
oberen Werkzeughälfte 218 untergebracht sind, so daß im zu
sammengefahrenen Zustand der Werkzeughälften 216 und 218
eine Verschweißung der Deckelfolie 120 mit dem betreffenden
Randflanschen der Einzelbehälter derart erfolgt, daß eine
umlaufende durchgehende Versiegelungsfläche zustande kommt.
Aufgrund der besonderen Gestaltung des durchgehenden
Randflanschs 52 wird die Versiegelung frei von
Kapillarkanälen, über die ein Gasaustausch mit der Umgebung
stattfinden könnte.
An dieser Stelle sei hervorgehoben, daß eine
handelsübliche Vakuumierungsstation eingesetzt werden kann,
bei der nach einer Evakuierung auch eine Begasung
beispielsweise mit dem üblichen Gasgemisch N2/CO2 meist im
Verhältnis 70 : 30, eingesetzt werden kann. Die im Oberteil
des Werkzeuges 218 befindliche Heizplatte 274 ist
vorzugsweise mit reliefförmig ausgeprägten Siegelstegen
ausgebildet, wobei durch Wärme- und Druckeinwirkung die
Deckelfolie mit der Siegelbeschichtung des umlaufenden
Randflansches und der dadurch gebildeten Sattelstege der
zusammenhängenden Trays versiegelt wird.
In Fig. 12 ist gezeigt, wie nun die mit Lebensmitteln
gefüllten, versiegelten und zusammenhängenden Trays 10, die
Vakuumierungs- und Versiegelungsstation verlassen haben.
Wie durch gewählte Schraffierung erkennbar ist, ist die
gesamte Kunststoffverbundfolie 134 an den vorgesehenen Ver
siegelungsflächen mit der Deckelfolie 120 verschweißt. Le
diglich im Bereich der mit GM bezeichneten Griffmulde im
hinteren Randflanschbereich (in Laufrichtung gesehen), wird
durch eine besondere Ausgestaltung des Siegelwerkzeuges die
Versiegelung mit der Kunststoffverbundfolie 134 mit der
Deckelfolie 120 verhindert. Dies ermöglicht unter
Ausnutzung der im hinteren Randflansch vorgesehenen Aus
stanzung der Grifflochmulde GM und der an dieser Stelle
nicht mit der Kunststoffverbundfolie 134 versiegelten
Deckelfolie 120 das spätere Ablösen des Foliendeckels bzw.
das Herauslösen der Kunststoffverbundfolie aus dem Tray 10.
Nach Verlassen der Vakuumierungs- und Versiegelungssta
tion VS werden noch die über die Deckelfolie und
Kunststoffverbundfolie 134 zusammenhängenden, befüllten
Trays einer vorzugsweise zweistufig ausgebildeten
Vereinzelungsanlage 181, 182 zugeführt.
Es ist auch möglich eine Komplettstanzung und Vereinze
lung der einzelnen Lebensmittelverpackungen zu verwenden.
Bei einer Komplettstanzung entfällt somit die zweite Stufe
der Vereinzelung. Nach Verlassen der Vereinzelungsstation
liegen die Einzel-Trays wie in Fig. 13 gezeigt vor.
Mit der vorstehenden Lebensmittelverpackung gelingt es,
in Abhängigkeit von der gewünschten Formgestaltung, durch
schnittlich pro Lebensmittelverpackung etwa 20 g an nicht
mehr verwertbarem Kunststoff einzusparen, d. h. ca. 70% des
sen was bei herkömmlichen Verpackungen dieser Art anfällt.
Die Arbeitsbreite der Vorrichtung ist selbstverständ
lich nicht beschränkt. Es hat sich allerdings gezeigt, daß
die Breiten zumindest etwa 420 mm betragen sollten, um die
Wirtschaftlichkeit der Vorrichtung auf einem besonders ho
hem Niveau zu halten.
Die Deckelfolie 120 ist vorzugsweise ebenso aus eine
Kunststoffverbundfolie 134 hergestellt, die eine Sauer
stoffsperrschicht enthält, welche auf der dem Kartonzu
schnitt zugewandten Seite von einer peelbaren Kunststoff
schicht vorzugsweise aus modifiziertem Polyethylen abge
deckt ist. Diese Schicht bildet dann mit der Kunststoffver
bundfolie 134 über Siegelstege der Randflansche die Siegel
nähte.
Die dem Heiz- bzw. Siegelelement 272 zugewandte Folien
lage wird vorzugsweise von einer Folienqualität mit beson
ders hohem Schmelzpunkt oder einer hitzesperrenden Schicht
gebildet, die vorzugsweise Polyethylen enthält und die über
der Sauerstoffsperrschicht liegt, um beim Versiegeln mit
dem Formunterteil für eine ausreichende Form- und Flächen
stabilität beim Versiegelungsvorgang zu sorgen. Da die Sie
gelschichten sowohl der Kartonzuschnittoberfläche als auch
der Deckelfolie 120 vorzugsweise "peelbar" aufeinander
abgestimmt sind, entsteht bei der Versiegelung dieser
beiden Siegelschichten eine feste Verbindung, die
weitestgehend ohne Zerstörung der Kartonzuschnittfolie 34
von Hand abgeschält werden kann (siehe Fig. 14).
Selbstverständlich sind abweichend von der zuvor be
schriebenen Ausführungsbeispiele möglich, ohne den Grundge
danken der Erfindung zu verlassen. So ist es selbstver
ständlich, die Anzahl der zugeführten aneinandergereihten
Trays pro Reihe oder Arbeitstakt beliebig zu variieren.
Ebenfalls denkbar ist, daß die Tray-Reihen nach dem
Verlassen der Formstation FS über eine besondere Vor
richtung keimfrei bzw. steril gemacht werden. Hierbei
handelt es sich in vorteilhafter Weise um eine sogenannte
"Wasserstoff-Peroxid-Dusche".
Aufgrund des angewendeten erfindungsgemäßen Verfahrens
sowohl bei der sauerstoffdichten Kunststoffverbundfolie als
auch bei der sauerstoffdichten Deckelfolie 120 kann eine
Verbundkombination von Folien der Polyolefingruppe Anwen
dung finden. Diese Verbundkombination kann als Monofolie
recycliert werden. Es hat sich gezeigt, daß im Bereich der
PE-Schwerfolienherstellung dieses Regranulat als Füllmate
rial verwendet werden kann.
Aufgrund der vorgenommenen Innenbeschichtung mittels
der Kunststoffverbundfolie wird die Stabilität des Trays
besonders über die erfindungsgemäß ausgestalteten
Randflansche ganz erheblich verbessert. Nach dem Erstarren
verliert die Kunststoffverbundfolie 134 erheblich an
Flexibilität und steift den gesamten Tray zusätzlich über
die Randflansche aus.
Durch die nachfolgende Versiegelung mit der Deckelfolie
über die umlaufenden Randflansche erhält der Karton zu
schnitt eine zusätzliche Verwindungssteifigkeit bzw.
Formstabilität.
Eine äußerst sichere Versiegelung mit den mit Sperr
schichtverbundfolie ausgekleideten Trays durch die
Sperrschichtdeckelfolie wird erfindungsgemäß dadurch ge
schaffen, daß verfahrensbedingt die umlaufenden Randflan
sche eng aneinanderliegend, sogenannte Sattelstege mit ei
ner Siegelfläche bilden, die auf ein Doppeltes erhöht wird
als bei herkömmlichen Randflanschen.
Da die komplette zur Verfügung stehende Siegelfläche,
welche mit der Siegelseite der Sperrschichtkunststoffver
bundfolie 134 wärmkaschiert ist, als Versiegelungsfläche
mit der Deckelfolie 120 zur Verfügung steht, ist durch die
erst nach dem Versiegeln durchgeführte Vereinzelung der
Packungen immer eine ausreichend breite Fläche zur Bildung
einer sicheren Siegelnaht gewahrt.
Bei einzeln zugeführten Trays, die diese besondere
erfindungsgemäße Ausbildung des Randflansches nicht haben,
kann bedingt durch Toleranzen beim Fixieren der Trays im
Verfahrensprozeß oder durch die herstellungsbedingten
Schwankungen bei der Kartonzuschnittgestaltung eine
gleichmäßig breite und damit ausreichende sichere Siegel
fläche nicht erreicht werden. Die Trennung des sauerstoff
dichten Folieninnenbauteils vom eigentlichen stabilitätsge
benden Kartonzuschnitt ist ein weiterer wesentlicher Punkt
der Erfindung (siehe dazu Fig. 14). Die die Innenseite des
Trays auskleidende Kunststoffverbundfolie ist mit den
Fasern der Innenwände und dem Boden des Kartonzuschnitts
wärmekaschiert verbunden.
Durch bekannte Verfahren, zum Beispiel dem Multivac
Skin-System, bei dem die erwärmte, damit plastisch gemachte
Kunststoffverbundfolie mit der eigens ausgebildeten Ka
schierschicht, die vorzugsweise eine Surlyn-Abmischung der
Firma Dupont bzw. eine Mischung (PE-Typ) mit besonders ho
hem (vorzugsweise über 20%) Ethylenvinylacetat-Anteil ent
hält, wird die plastisch gemachte Verbundfolie durch die
entsprechende Druckdifferenz an die Trayinnenflächen
gedrückt und kann in die Fasern dieser Innenfläche
eindringen.
Die Deckelfolie 120 wird über die umlaufenden Randflan
sche und die Sattelstege der reihenförmig zusammenhängenden
Trays, die wie im Verfahren beschrieben mit einer
Siegelschicht beschichtet sind, nach dem Evakuieren oder
Begasen in der Siegelstation fest mit dem Unterteil der
Packungen verbunden.
Die vorgesehene halbovale Ausstanzung (GM) des hinteren
in Transportrichtung liegenden Randflansches und die ent
sprechende Ausgestaltung des Siegelwerkzeuges in diesem Be
reich schafft die Möglichkeit über eine sogenannte Griffla
sche, die aus der an dieser Stelle nicht mit Auskleidfolie
versiegelten Deckelfolie gebildet wird, an der vorgesehenen
Grifflochmulde GM den gesamten Verbund aus dem dann reinen
Kartonzuschnitt herauszulösen, der darin sortenrein kompo
stierbar ist.
Zum Anwendungsbereich der Lebensmittelverpackung gehört
auch das Abschälen der Deckelfolie von den Siegelstegen zum
Öffnen der Packung, um dessen Inhalt leicht und ohne Werk
zeug entnehmen zu können. Dies kann durch eine besondere
Ausgestaltung des Siegelwerkzeuges in der Siegelstation oh
ne große Umrüstarbeit vorgenommen werden.
In diesem Fall löst der Verbraucher die Deckelfolie so
weit von den Siegelflächen ab, bis er das Füllgut leicht
entnehmen kann (s. Fig. 15). Die Kunststoffverbundfolie und
die nicht ganz abgeschälte Deckelfolie werden dann zusammen
über die Grifflasche vom eigentlichen Kartonzuschnitt an
der dafür vorgesehenen Grifflochmulde herausgelöst. Dadurch
ist die sortenreine Trennung erfolgt und die einzelnen
Werkstoffe können so ihrer weiteren Verwertung zugeführt
werden.
In Fig. 16 ist eine schematisierte Ansicht eines
Werkzeugs zur Fertigung der Trays 10 dargestellt. In einer
Bodenform 316 wird der Kartonzuschnitt 40 aufgerichtet und
paßgenau mittels einer Luft-Absaugeinrichtung 319
stabilisiert. Fluchtend oberhalb der Bodenform ist die
obere Form 318 angeordnet, die den aufgerichteten Kragen
mit Randflansch 52 trägt.
Das Zusammenfahren der Formen 316, 318 erfolgt, nachdem
an einer der in Überlappung zueinander kommenden Flächen
von Seitenwänden und/oder Laschen ein Kalt- oder Heißkleber
aufgetragen wurde. Wenn Heißkleber verwendet wird, kann die
Abbindezeit genauer gesteuert und damit die Taktfrequenz
bei der Herstellung weiter gesteigert werden. In Fig. 16
sind die Bereiche, an denen der Kleber aufgetragen ist,
unterschiedlich geformt angedeutet, was zum Ausdruck
bringen soll, daß hier eine Variationsvielfalt bei der
Gestaltung, je nach Beanspruchungsprofil der Trays besteht.
Selbstverständlich sind Abweichungen von den gezeigten
Varianten möglich, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu
verlassen. Fig. 17 zeigt eine etwas modifizierte
Gestaltung des Trays. Der Kragen 452 ist ohne Laschen
ausgebildet und exakt über die abgewinkelten
Randflanschsegmente 444 der Seitenwände 443 des
Schalenteils 440 gesetzt und damit fest verbunden,
vorzugsweise verklebt. Mit "x" sind diejenigen Bereiche
bezeichnet, an denen benachbarte Wandsegmente 443 durch
Überlappungslaschen 443 A miteinander verbunden sind.
Mit diesem Tray kann eine Modifikation der
Verpackungsanlage gemäß Fig. 18 sinnvoll sein.
Aufgerichtete bzw. vorgefertigte Trays 510 werden aus einem
Magazin 512 zu Reihen entnommen und einem getakteten
Förderband 511 übergeben. Die Trays 510 werden dann unter
eine Stempelvorrichtung mit einem Stempel 517
transportiert, in dem der von den Segmenten 444 gebildete
Randflansch vor dem Aufsetzen des Kragens 452 in der
Klebestation KS gebrochen wird, und zwar derart, daß eine
möglichst ebene Fläche für das Aufsetzen des Kragens bei
möglichst bündig anliegenden Abschnitten 444 entsteht. Der
Stempel 517 ist derart konzipiert, daß der Randflansch 552
in die je nach Gärungsschnitt an den Enden der
Randflanschsegmente 444 mögliche Siegelstellung mit
entsprechender Neigung gebrochen wird. An die Klebestation
schließt sich die Übergabestation ÜS (siehe Fig. 1) an.
Wird ein Verfahren gemäß bekanntem Tray-Sealer verwen
det, so transportiert die Transportkette 148 die rei
henweise eng aneinander angeordneten Trays 10 dann taktge
steuert in die Formstation FS. Die Formstation FS kann
ebenso ausgebildet sein wie beispielsweise eine nach dem
Skin-System arbeitende Station einer Form-, Füll- und Ver
schließanlage gemäß Multivac CD6000.
Die Erfindung schafft somit eine Lebensmittelverpackung
in Gestalt eines formstabilen Kartonzuschnitts mit einem
oberseitig umlaufenden Randflansch, der erfindungsgemäß
durchgehend ist und auf das Schalenteil aufgesetzt ist. Die
Siegelfläche entlang des Flanschs bekommt auf diese Weise
eine besondere Qualität, die auf Dauer Dichtigkeit
gewährleistet.
Die Trägerschale besteht aus Karton und trägt in
nenseitig im Bereich des zur Randflanschen ausgebildeten
Klappen eine sauerstoffsparende Kunststoffolie die zur
Versiegelung mit der Deckelfolie geeignet ist.
Beschrieben wird außerdem ein Verfahren, eine Vorrich
tung zur Herstellung einer sauerstoffdichten Lebensmittel
verpackung, wobei vorgeformte und formstabile Trays von
einem Spendersystem zugeführt werden oder im Falle eines
Einsatzes über einen sogenannten Tray-Sealer, d. h. vom
Spender direkt in die Aufnahme formen der Transportkette
eines Tray-Sealers eingesetzt werden. Diese Trays werden in
einer Formstation mit einer Kunststoffverbundfolie, die
vorzugsweise eine Sauerstoffsperrschicht enthält, ausge
kleidet.
Claims (32)
1. Lebensmittelverpackung mit umlaufendem Randflansch,
welche innenseitig mit einer den Randflansch
erfassenden Kunststoff-, insbesondere einer
Kunststoffverbundfolie ausgekleidet ist und deren
Innenraum mittels einer Deckelfolie gasdicht,
insbesondere sauerstoffdicht über den Randflansch
abgeschlossen bzw. versiegelt ist, gekennzeichnet durch
ein den Verpackungsboden (41) und die Seitenwände (43;
443) zumindest teilweise bildendes Schalenteil (40) und
einen auf dieses aufgesetzten, den Randflansch (52)
bildenden ununterbrochenen Kragen.
2. Lebensmittelverpackung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Randflansch (52) die Seitenwände (43)
stabilisiert.
3. Lebensmittelverpackung nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Randflansch Laschen (51) aufweist,
die an den Seitenwänden (43) des Schalenteils (40)
befestigt, sind.
4. Lebensmittelverpackung nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Laschen (51) an der Innenseite der
Seitenwände (43) befestigt sind.
5. Lebensmittelverpackung nach einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schalenteil (40)
und/oder der Kragen (52) von einem Kartonzuschnitt
gebildet ist.
6. Lebensmittelverpackung nach einem der Ansprüche 1 bis
5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kunststoffverbundfolie (134) eine Sauer
stoffsperrschicht (136) vorzugsweise aus Polyvinylal
kohol und eine Siegelschicht (138) vorzugsweise aus
peelbarem Polyethylen sowie eine Haftschicht (137),
vorzugsweise aus einem modifizierten Polyethylen,
insbesondere einem Copolymer von Ethylen mit 6%
Methacrylsäure, die partiell (50%) mit Na- oder
Zinkionen neutralisiert sind (Surlyn A), aufweist.
7. Lebensmittelverpackung nach einem der Ansprüche 1 bis
6, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckelfolie (120)
von einer Kunststoffverbundfolie (134) gebildet ist,
die auf der dem Tray (10) zugewandten Seite eine vor
zugsweise peelbare Kunststoffschicht, vorzugsweise aus
Polyethylen und darüberliegend zumindest eine sauer
stoffsperrende Schicht, vorzugsweise aus Polyvinylalko
hol und einer abdeckenden Hitzesperrschicht, beispiels
weise aus Polypropylen, aufweist.
8. Lebensmittelverpackung nach einem der Ansprüche 1 bis
7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffolie je
nach Formtiefe eine Ausgangsstärke im Bereich zwischen
100 und 150 µm hat.
9. Lebensmittelverpackung nach einem der Ansprüche 1 bis
8, dadurch gekennzeichnet, daß das Schalenteil (40)
und/oder der Kragen (52) aus einem recycelbaren,
vorzugsweise mehrlagigen Karton besteht.
10. Lebensmittelverpackung nach einem der Ansprüche 1 bis
9, dadurch gekennzeichnet, daß der Karton eine der
Außenseite der Verpackung zugewandte Deckschicht mit
einer ersten Oberflächenstruktur, die sich z. B. als
Informationsträgerschicht eignet, und eine innenseitige
zweite Schicht mit einer spezifischen
Oberflächenstruktur hat.
11. Lebensmittelpackung nach Anspruch 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß die zweite Schicht vorzugsweise aus
recycliertem Karton besteht.
12. Lebensmittelpackung nach einem der Ansprüche 3 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Laschen (51) mit den
Seitenwänden (43) verklebt sind.
13. Verfahren zur gas- bzw. sauerstoffdichten Verpackung
von Lebensmitteln in einer Lebensmittelverpackung nach
einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem die aus
Schalenteil und Randflansch bestehenden Trays taktweise
eine Formstation (FS) und eine Befüllungsstrecke (BS)
durchlaufen, der eine Vakuumierungs- und Versiegelungs
station (VS) nachgeschaltet ist, wobei die Trays ()
reihenweise in der Formstation (FS) angeordnet werden.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
die Trays (10) der Formstation (FS) im vorgefertigten
Zustand zugeführt werden.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Auskleidung der Innenfläche der
Trägerschalen vorzugsweise reihenweise und mittels
einer die gesamte Siegelfläche der Randflansche (52)
abdeckenden Kunststoffverbundfolie (134) erfolgt, die
in einer der Formstation (FS) vorgeschalteten
Übergabestation (ÜS) an die Randflansche () der Trays
() geheftet (Heftpunkte) wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß
der Transport der Trays (10) durch die nachfolgenden
Stationen mittels der die Auskleidung bildenden
Kunststoffolie (134) erfolgt, die randseitig von
Greifern einer Transporteinrichtung, vorzugsweise einer
Transportkette (148) erfaßt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kunststoffverbundfolie (134)
ggf. nach Erwärmung durch Herstellung einer
Druckdifferenz in die Trays (10) eingeformt wird und
fest mit dem betreffenden Randflansch und der Innen
seite der zugehörigen Trays (10) wärmekaschiert wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch
gekennzeichnet, daß die durch die auskleidende Kunst
stoffverbundfolie (134) zusammenhängenden Trägerschalen
in der Vakuumierungs- und Versiegelungsstation (VS) mit
einer Deckelfolie (120) über den Randflanschkranz
vorzugsweise durchgehend verschweißt werden.
19. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem
der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß
die Formstation (FS), die Befüllungsstrecke (BS) und
die Versiegelungsstation (VS) zu einem ersten Modul (I)
zusammengefaßt sind, dem eine einen zweiten Modul (II)
bildende Zuführeinheit für die vorgefertigten Trays
(10) vorgeschaltet ist, wobei die beiden Module (I und
II) sich in Transportrichtung der Trays (10)
überlappen.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Modul (I) eine der Formstation ()
vorgeschaltete Heftstation (HS) hat, unter der eine
Übergabestation (ÜS) für die Trays (10) des zweiten
Moduls (II) liegt.
21. Vorrichtung nach 20, dadurch gekennzeichnet, daß die
Übergabestation (ÜS) eine vertikal bewegbare, die
Randflansche unterstützende Hubvorrichtung () und die
Heftstation (HS) vertikal gegensinnig dazu bewegbare
Heftkörper (118) aufweist, mit denen die dazwischen
laufende, die Auskleidung () bildende Kunststoffolie
(134) an die Randflansche (52) geheftet wird.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet,
daß die Heftkörper (118) beheizbar sind.
23. Tray für eine Verpackung nach einem der Ansprüche 1 bis
17, gekennzeichnet durch ein den Verpackungsboden und
die Seitenwände zumindest teilweise bildendes
Schalenteil (40) und einen auf dieses aufgesetzten, den
Randflansch (52) bildenden ununterbrochenen Kragen ().
24. Tray nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der
Randflansch (52) die Seitenwände (43) stabilisiert.
25. Tray nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der
Randflansch Laschen (51) aufweist, die an den
Seitenwänden (43) des Schalenteils (40) befestigt,
sind.
26. Tray nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die
Laschen (51) an der Innenseite () der Seitenwände (43)
befestigt sind.
27. Tray nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch
gekennzeichnet, daß das Schalenteil (40) ein
Kartonzuschnitt ist.
28. Tray nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dadurch
gekennzeichnet, daß die Seitenwände (43) konisch nach
unten zulaufen.
29. Tray nach einem der Ansprüche 23 bis 29, dadurch
gekennzeichnet, daß der Boden (41) Polygonform hat.
30. Verfahren zur Herstellung eines Trays nach einem der
Ansprüche 23 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß der
Zuschnitt des Schalenteils zunächst in einer ersten
Form (315) aufgerichtet wird, und daß der Kragen (52)
anschließend mittels einer zweiten Form (318)
positionsgenau auf das Schalenteil (40) aufgesetzt und
über ausgewählte Bereiche mit diesem verbunden,
vorzugsweise verklebt wird.
31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß
die Verbindung mittels eines Kaltklebers erfolgt.
32. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß
die Verklebung mittels eines Heißklebers erfolgt.
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