-
Die
Erfindung betrifft eine Verschlussmembran.
-
Verschlussmembranen
werden in der Verpackungsindustrie vor allem dann eingesetzt, wenn
das Packungsgut erhöhten
Temperaturen ausgesetzt wird, die zu hohen Innendrücken und
damit zur Zerstörung
der Packung führen.
Eine Verschlussmembran aus elastischem Material, welche mit der
Packung wie ein Behälter
versiegelt ist, bildet nämlich auch
dann einen hermetisch dichten Verschluss, wenn der Behälter erhöhter Temperatur
ausgesetzt wird.
-
Behälter, welche
erhöhter
Temperatur ausgesetzt werden, sind beispielsweise Portionspackungen
für die
Herstellung von Heißgetränken, wie
Trinkschokolade oder Kaffee. Dabei werden die Portionspackungen
mit dem Kaffee- oder dem Schokoladekonzentrat befüllt und
wie üblich
mit einer Platine verschlossen. Diese Seite der Packung bildet die
Extraktionsseite, an welcher das heiße Wasser unter erhöhtem Druck
einwirkt, sodass die Getränkeextraktion erfolgen
kann. Die gegenüberliegende
Seite bildet die Ablaufseite, an welcher das Extrakt aus der Packung
austritt.
-
Bei
der Getränkeherstellung
wird in einer entsprechenden Vorrichtung an der Ablaufseite oftmals
durch Schneidmesser unmittelbar vor der Extraktion eine Öffnung gebildet,
aus welcher das Extrakt ablaufen kann. Diese Maßnahmen sind allerdings nicht
unbedenklich, sodass gemäß der
WO 2006/137737 ein Portionsbehälter mit
integrierten Auslaufelementen in Form eines an seiner Spitze offenen
Dorns vorgeschlagen wird. Da allerdings an dieser Stelle des Behälters eine Öffnung zum
Packungsgut entsteht, muss diese aus hygienischen Gründen verschlossen
werden.
-
Erfindungsgemäß wird eine
Verschlussmembran aus elastischem Material mit einer Vertiefung und
einer innerhalb der Vertiefung angebrachten Sollbruchstelle vorgeschlagen.
Diese erfindungsgemäße Membran übernimmt
die Funktion eines üblichen
Verschlusselementes, in welchem allerdings bedingt durch die Sollbruchstelle
eine potentielle Austrittsöffnung
für das
Packungsgut, wie beispielsweise flüssige Getränkeextrakte, vorgesehen ist. Weitere
Ausgestaltungen der Erfindung sind gemäß Unteransprüche offenbart.
-
Die
Erfindung wird im Folgenden anhand möglicher Ausführungsformen
der Erfindung näher erläutert, wobei 1 eine
beispielhafte Darstellung für
die Verwendung der erfindungsgemäßen Verschlussmembran 1 in
Kombination mit einer Portionspackung 5 zeigt. Aus 2 ist
die Draufsicht einer beispielhaften erfindungsgemäßen Verschlussmembran 1 zu
ersehen, wogegen 3 eine Schnittdarstellung derselben
zeigt. In 4 und 5 sind Ausschnitte
des Behälterbodens 7 der
Portionspackung 5 dargestellt, wobei das maßgebliche
Detail das Durchstech- und Ablaufelement 9 am Behälterboden
ist, welches gemäß 5 mittels
einer möglichen
Ausführungsform
für die
erfindungsgemäße Verschlussmembran 1 abgedeckt
ist. 6 zeigt des Weiteren eine mögliche Tiefziehvorrichtung 11 für das Herstellen
der erfindungsgemäßen Verschlussmembran 1.
-
Maßgeblich
für die
Herstellung der erfindungsgemäßen Verschlussmembran
ist die Auswahl des Materials, welches elastisch sein soll, damit
die Packung im ungeöffneten
Zustand auch höheren Drücken standhält. Als
vorteilhafte Materialien eignen sich Aluminiumfolien, welche mit
siegelfähigen Kunststofffolien
koextrudiert sind. Die Schichtdicke der Aluminiumfolie beträgt vorteilhafter
Weise 20 bis 80 μm,
wogegen die Dicke der Kunststofffolie in einem Bereich von 15 bis
50 μm liegt.
Als siegelfähige Kunststofffolien
eignen sich insbesondere solche aus Polypropylen. Anstelle einer
siegelfähigen
Kunststofffolie kann auch eine Heißsiegellackbeschichtung verwendet
werden. Diese besteht beispielsweise aus einer Polyvinylchlorid/Polyacrylat-Mischung
und wird in einer Schichtdicke von 4-10 g/m2 aufgetragen.
-
Da
die erfindungsgemäße Verschlussmembran 1 vor
ihrer Verwendung oftmals in Stapeln gelagert werden muss, und eine
Entstapelung während des
Abfüllprozesses
rasch und effizient ablaufen soll, ist es besonders vorteilhaft,
die Membran partiell zu prägen,
wobei der Bereich der Sollbruchstelle 3 ausgespart werden
kann. Allerdings ist es auch möglich, eine
vollflächige
Prägung
des Ausgangsmaterials 1a für die Verschlussmembran vorzunehmen.
Alternativ zur Prägung
ist es ebenso möglich,
das Ausgangsmaterial 1a für die Verschlussmembran mit
einem oberflächenrauen
Punktelack zu versehen. Auch hier ist es denkbar den Bereich für die potentielle
Sollbruchstelle 3 freizulassen, sodass eine bessere Unterscheidung
für den
Anwender vorliegt.
-
Das
Ausgangsmaterial 1a, beispielsweise eine Aluminiumfolie,
welche mit einer Polypropylenfolie koextrudiert wird, wird nunmehr
einer Tiefziehvorrichtung 11 wie in 6 skizziert,
zugeführt.
Dabei wird durch die Matrizenwerkzeuge 12 das Ausgangsmaterial 1a unter
Zugspannung gehalten und gleichzeitig plan an eine Ambossplatte 14 gedrückt. Während dieses
Vorganges wirken als Patrizenwerkzeuge die Ziehstempel 13,
welche dazu dienen, das Ausgangsmaterial 1a hinsichtlich
seiner Vertiefung 3 auszubilden und gleichzeitig unter
Zug gegen die Ambossplatte 14 zu drücken. Durch Krafteinwirkung des
Kerbstempels 15 wird an der Oberfläche des Ausgangsmaterials 1a eine
Sollbruchstelle 3 ausgebildet. Je nach Oberflächenausgestaltung
des Kerbstempels 15 ist es möglich, die Sollbruchstelle 3 in Form
eines Schlitzes, einer kreuzförmigen Öffnung oder
in Form eines Kreises auszubilden.
-
Eine
schlitzförmige
Sollbruchstelle 3 ist in 2 dargestellt,
aus welcher auch zu ersehen ist, dass ein planer Seitenbereich 4 bedingt
durch den Anpressdruck der Ziehmatrizen 12 ausgebildet
wird, wogegen im Bereich der Ziehstempel 13 die Vertiefung 2 entsteht.
Gemäß 3 wird
die gemäß 2 gezeigte
Verschlussmembran im Schnitt dargestellt, sodass hier nochmals die
Vertiefung 2 hervorgehoben wird, welche durch den Tiefziehvorgang
erzeugt wird.
-
Die
Vertiefung 2 ist maßgeblich
bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Verschlussmembran 1 in
Kombination mit einer Portionspackung 5, wie sie in 1 dargestellt
ist. Diese Portionspackung zeigt einen Behälter 6, welcher mit
einem Packungsgut (nicht dargestellt), wie ein Kaffeeextrakt oder
ein Kakaopulver, befüllt
ist. Bei Verwendung der Portionspackung in Vorrichtungen zur Heißextraktion von
Getränken
bildet die Seite 6a die Extraktionsseite des Behälters, wogegen
die Seite 6b die Ablaufseite des Behälters darstellt. Vor dem Extrahieren
wird von der Portionspackung 5 die Behälterplatine 10 abgezogen
und die geöffnete
Packung in einen für
Heißextraktionsvorrichtungen üblichen
Einsatz eingebracht. In der Heißextraktionsvorrichtung
wird die geöffnete
Packung von der Extraktionsseite 6a her unter Druck mit
heißem
Wasser beschickt und dabei mit dem Behälterboden 7 in den
Einsatz gedrückt,
sodass die Sollbruchstelle 3 bedingt durch den Anpressdruck
des Durchstech- und Ablaufelementes 9 aufgerissen wird.
Eine genaue Darstellung des Behälterbodens 7 ist
in 4 wiedergegeben. Daraus ist zu ersehen, dass in
einer Vertiefung 8 das Durchstech- und Ablaufelement 9 angebracht
ist. Dieses weist einen an seiner Spitze offenen Dorn auf, welcher,
was anhand von 5 gezeigt wird, zweierlei Funktionen
aufweist. Dieser Dorn wird gegen die Verschlussmembran 1 gedrückt und
greift dort im Bereich der Sollbruchstelle 3, sodass diese
aufreißt.
Somit erfüllt
der Dorn die Funktion eines Durchstechelementes. Ist die Sollbruchstelle
nunmehr geöffnet,
so hat der Dorn die Funktion eines Ablaufelementes, da aus diesem
das Heißextrakt
austreten kann.
-
Die
erfindungsgemäße Verschlussmembran 1 hat
nunmehr einerseits die Funktion eines an sich bekannten Verschlusselementes,
da diese über
ihren planen Randbereich 4 auf dem Behälterboden 7 aufgesiegelt
ist. Gleichzeitig wird mit der Vertiefung 2 die Öffnung im
Durchstech- und Ablaufelement 9 verschlossen, sodass keinerlei
Verunreinigungen in das Packungsgut, wie Kaffee- oder Kakaokonzentrat, eintreten
können.
Andererseits hat die erfindungsgemäße Verschlussmembran die Funktion
einer potentiellen Behälteröffnung,
welche durch Aufreissen der Sollbruchstelle 3 entsteht.
-
Da
das Durchstech- und Ablaufelement 9 aus konstruktionstechnischen
Gründen
zu beiden Seiten an Hohlräume 8 anschließt, sind
diese Hohlräume
passgenau an die Vertiefung 2 der Verschlussmembran 1 angeordnet.
Dies ist insoferne wesentlich, als dadurch ein luftdichter Verschluss
mit dem Packungsboden entsteht, welcher auch hohen Innendrücken, die
innerhalb der Packung auftreten können, standhält. Das
Durchstech- und Ablaufelement 9 selbst ist passgenau zur
Sollbruchstelle 3 angeordnet.
-
Zusammenfassend
lässt sich
daher sagen, dass durch die erfindungsgemäße Verschlussmembran 1 zweierlei
technische Effekte erzielt werden, falls diese beispielhaft für Portionspackungen 5 verwendet
wird. Diese Effekte sind einerseits die Verschlussfunktion sowie
andererseits jene einer potentiellen Öffnung im Bereich einer Sollbruchstelle,
welche allerdings erst dann eintritt, wenn entsprechende Kräfte auf
die Sollbruchstelle einwirken. Dadurch ist das Ablaufen von Packungsgut,
wie beispielsweise heißes
Getränkeextrakt,
in einwandfreier Weise ermöglicht,
ohne dass etwaiges Verpackungsmaterial dieses Getränkeextrakt
verunreinigen könnte.