DE3645259C2 - Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkeitspackung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Packung für Flüssigkeiten mit vier ebenen Seitenwänden, Boden und Deckel, die über Faltlinien miteinander verbunden sind, bei dem eine elastische Kunststoffolie in Bahnform von einer ersten Vorratsrolle abgezogen und parallel dazu von einer zweiten Vorratsrolle eine steife Bahn abgezogen und auf die elastische Kunststoffolie aufgesiegelt wird, danach die vereinigte Bahn im Querschnitt U-förmig aufgestellt und unter Bildung offener Packungen an deren Stirnseiten zusammengedrückt, geschweißt und vereinzelt wird, woraufhin nach dem Füllen die Packung verschlossen und abgefördert wird.

Es sind viele Herstellungsverfahren für die unterschiedlichsten Flüssigkeitspackungen bekannt, z. B. für Quaderpackungen, für Milch- oder Fruchtsäfte, die aus einer Bahn aus beidseitig mit Kunststoff beschichtetem Trägermaterial, z. B. Papier oder Karton, hergestellt werden. Von einer Vorratsrolle werden diese beschichteten Papierbahnen abgezogen, gerillt, gestanzt, zu einem Schlauch geformt, durch Quersiegeln in Packungseinheiten aufgeteilt, gefüllt und vereinzelt. Für eine solche Herstellung gibt es Hochleistungsmaschinen, die pro Zeiteinheit eine große Stückzahl von Verpackungen herstellen.

Es ist seit langem das Bestreben der Verpackungsmittelhersteller, das pro Verpackungseinheit aufgewendete Material minimal zu halten. Für die Öffnung und Handhabung der bekannten Flüssigkeitspackung müssen Seitenfelder eine gewisse Steifigkeit haben, damit man die Packung handhaben kann.

Das Verfahren der eingangs beschriebenen Art ist aus der AT-PS 222 040 bekannt. Die dort verwendete Verstärkungsfolie, d. h. ein Karton, ist so perforiert und geschnitten, daß ein Faltkarton entsteht, dessen Bearbeitung schon vom Material her Unterschiede zum Herstellungsverfahren mit reinen Kunststoffolien bringt. Zum Beispiel kann eine Kartonbahn nicht eigentlich profiliert werden, während Kunststoff durch erhitzte Druckstempel teilweise tiefgezogen und folglich mit profilierten Rippen, Stegen, insbesondere erhabenen Flächenteilen, usw. versehen werden kann.

Zweck des bekannten Herstellungsverfahrens ist es, die durch die Faltung von Deckel und/oder Bodenteil entstehenden Seitenlappen dadurch unsichtbar zu machen, daß sie nicht außen auf die Seltenfläche herangeklappt und dort befestigt werden. Um dieses andersartige Falten im Bereich des Oberbodens der Packung zu erreichen, muß die geschmeidige Futterfolie um eine bestimmte Strecke über den oberen Rand der Kartonbahn hinausragen
Da nun wegen der Flüssigkeit das Papier- oder Kartonmaterial ohnehin mit Kunststoff beschichtet werden muß, hat man schon versucht, Packungen aus Kunststoffolien ohne Trägermaterial (Papier oder Karton) herzustellen.

Aus der DE 27 44 233 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem Verpackungen nur aus Kunststoff dadurch hergestellt werden, daß das Material in Bahnform von einer Vorratsrolle abgezogen wird und von einer getrennten Bahn Kunststoffabschnitte an bestimmten Stellen der erst genannten Bahn aufgebracht werden. Bei diesen Abschnitten handelt es sich aber nur um Griffloch- Verstärkungsstreifen, und das Produkt dieses bekannten Verfahrens ist eine Tragetasche aus Kunststoff. Zwar wird auch bei den bekannten Verfahren eine elastische bzw. flexible Kunst­ stoffolie in Bahnform von einer ersten Vorratsrolle abgezogen, es werden aber zwei nebenein­ ander liegende, vorbedruckte Kunststoff-Halbschlauchbahnen geschaffen, welche eine Grifflochstanze und eine Station zum Aufbringen der Griffloch-Verstärkungsstreifen phasengleich durchlaufen. Die bekannte Verpackung ist aber nicht für den Transport von Flüssigkeiten geeignet und sicherlich nicht als Milchverpackung oder Verpackung für Säfte. Außerdem besitzt eine Tragetasche keine Eigensteifigkeit, so daß entweder der Gebrauchszweck ein anderer ist, oder zusätzliche Versteifungs- und Abstützmittel vorgesehen und aufgebracht werden. Dadurch aber würde ein automatisches Gesamtverfahren sehr aufwendig und unwirtschaftlich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkeits­ packung der eingangs genannten Art so zu schaffen, daß eine bessere Ausnutzung des für die Erstellung der neuen Packung erforderlichen Materials gewährleistet wird, wobei die zu erstellende Packung eine ausreichende Eigensteifigkeit besitzt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die steife Bahn aus Kunststoff besteht, profiliert, in Versteifungsplatten vereinzelt wird, wobei die Breite der Kunststoffbahn für die Versteifungsplatten etwa gleich groß der Breite der Bahn der elastischen Kunststoffolie ist, und die Versteifungsplatten in gegenseitigem Abstand auf die elastische Kunststoffolie derart aufgesiegelt werden, daß die Versteifungsplatten nur an zwei der vier Seitenwände vorgesehen sind. Diese Maßnahmen erlauben eine materialsparende Erstellung einer Flüssigkeitspackung aus zwei verschieden steifen Materialien, und gleichzeitig ist damit die kontinuierliche Herstellung und Förderung der Verpackungen möglich. Bei entsprechender Ausgestaltung der einzelnen Arbeitsstationen kann eine beträchtliche Leistung einer solchen Packungsmaschine gewährleistet werden. Interessant ist das Aufsiegeln der vereinzelten Versteifungsplatten im Abstand voneinander auf einer beispielsweise darunter vorbeigezogenen Bahn aus elastischer bzw. flexibler Kunststoffolie, denn hierdurch schafft man eine vereinigte Bahn, die teilweise sehr elastische bzw. flexible Bereiche und teilweise sehr feste bzw. steife Bereiche hat. Betrachtet man das Entstehen einer einzelnen Packung, dann ist jede Versteifungsplatte in Förderrichtung der vereinigten Bahn davor und dahinter mit einem gewissen Streifen der elastischen bzw. flexiblen Kunststoffolie versehen, der später die stirnseitigen Wandfelder der Packung bildet. Die dazwischen befindliche Versteifungsplatte kann damit das Gerüst der Packung bilden, während die elastische Kunststoffolie praktisch die flüssigkeitsdichte Haut darstellt.

Das nach diesem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellte Produkt, d. h. die Flüssigkeits­ packung, ist so aufgebaut, daß alle ihre Außenflächen aus der flexiblen Kunststoffolie gebildet sind und nur der Boden, der Deckel und zwei Seitenwände zusätzlich mit je einer Versteifungsplatte aus Kunststoff hinterlegt sind. Die auf diese Weise erstellte Flüssigkeitspackung enthält damit kein als Trägermaterial verwendetes Papier oder Karton mehr, weil die Versteifungsplatte aus Kunststoff erstellt ist.

Durch die vorstehend erwähnte Profilierung der Versteifungsplatte erhält diese eine größere Steifigkeit und Festigkeit, wodurch wiederum Material eingespart wird. Die Kunststoffbahn zur Erstellung der Versteifungsplatten kann nämlich dünner ausgestaltet werden, wenn Sicken, Trippen, Drillungen, Nuten oder anders geartete Profilierungen dieser steiferen Kunststoffbahn dafür sorgen, daß sich auch bei dünnerem Material stärker eine kräftige Versteifungsplatte erstellen läßt. Durch das Versiegeln der Versteifungsplatte mit der flexiblen Kunststoffolie aus dünnerem Material läßt sich der Gesamtaufbau bei der Herstellung besser handhaben und macht somit das Herstellungsverfahren zuverlässiger.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt in der Verarbeitung preiswerter Kunststoff­ materialien. Schon sehr dünne Folien aus Kunststoff sind flüssigkeitsdicht, so daß auch von daher eine erhebliche Materialeinsparung durch die Erfindung erreicht wird, die um so bedeutender ist, da es sich bei Flüssigkeitspackungen, z. B. Milchpackungen im allgemeinen um ein Massenprodukt handelt.

Bei vorteilhafter weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist am freien Ende des U der aufgestellten Versteifungsplatte über eine Biegelinie ein Wandfeld an dieser angelenkt, welches für eine Überlappung größer als die halbe Fläche des Bodens oder Deckels ist, und die elastische Kunststoffolie steht für die Bildung einer Siegelnaht ein Stück weit über die freien Enden der Versteifungsplatte hinaus. Auf diese Weise kann der Deckel oder Boden, der jeweils unter anderem aus den zwei harten Wandfeldern hergestellt wird, durch einfaches Hereinklappen und Verbinden der einander überlappenden, hälftigen Teile der steifen Bahn miteinander hergestellt werden. Damit ist das Gerüst für die Packung erstellt, und die Dichtigkeit wird durch das Verschweißen der außen herumgelegten Haut (die elastische bzw. flexible Kunststoffolie) geschaffen, nämlich mit der Siegelnaht, die dadurch in einfacher Weise hergestellt werden kann, daß das Material der elastischen Kunststoffolie über die freien Enden der Versteifungsplatte hinaussteht; und zwar um einen Betrag, der gerade die Herstellung der Siegelnaht erlaubt, ohne daß zu viel Material verbraucht wird.

Die Kunststoffbahn, aus welcher die Versteifungsplatten hergestellt werden, die jeweils ihrerseits das große Seitenwandfeld der Packung bilden, haben ausreichende Festigkeit und Steifigkeit insbesondere durch die Profilierungen, so daß man aus gegenüberliegenden Seitenwandfeldern der Versteifungsplatte zur Bildung von Griffstützen auch Laschen herausfalten und paarweise aufeinanderzurichten kann. Das Herausschneiden einer Lasche und das Herausfalten quer aus dem Seitenwandfeld bedeuten keinerlei Beeinträchtigung der für die Handhabung der Packung erforderlichen Steifigkeit. Da man gegenüberliegende Seitenwandfelder mit den Versteifungs­ platten verstärkt, kann man an jeder Stirnseite paarweise die erwähnten Laschen aufeinander zugerichtet so anlenken, daß sich bei der Handhabung der Packung im Bereich dieser Laschen zusätzlich eine Griffstütze bildet so daß sich die Packung auch beim Ausgießen durch den Griffdruck nicht wesentlich deformiert. Hierdurch wird das Ausgießen in exaktem Gießstrahl gefördert.

Will man die Leistung der Packungsherstellungsmaschinen steigern, dann, kann man erfindungs­ gemäß vorsehen, daß gemäß einer weiteren Ausgestaltung die von den Vorratsrollen abgezogenen Bahnen zur parallelen Herstellung mehrerer Verpackungen gleichzeitig eine vielfache Breite einer einfachen Bahn haben. Zwar kann man sich leicht vorstellen, mehrere Verfahren der vorstehend beschriebenen Art parallel zueinander ablaufen lassen, die beiden von den Vorratsrollen abgezogenen Bahnen für die Erstellung einer Packungslinie können aber auf ein Vielfaches verbreitert werden und beim Anordnen der Haltungs-, Formungs- und Siegelungs­ stationen der einzelnen Packungsmaschinen jeweils dazwischen geschnitten werden. Die Gesamtmaschine kann dann leichter mit dem Herstellungsmaterial versorgt werden, weil große Vorratsrollen leichter als eine Vielzahl von kleineren Vorratsrollen zu handhaben sind.

Es folgt die Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 perspektivisch eine schematische Ansicht der Flüssigkeitspackung gemäß der Erfindung mit einem gestrichtelt angedeuteten Tragband,

Fig. 2 schematisch die einzelnen Tätigkeiten bei der Herstellung der Packung,

Fig. 3 (a) und (b) eine schematische Draufsicht auf die Produktionslinie der Fig. 2 an der mit VII bezeichneten Stelle,

Fig. 4 eine schematische Querschnittsdarstellung in der Station VIII der Produktionslinie gemäß Fig. 2 und

Fig. 5 schematisch die Draufsicht auf eine Produktionsdoppellinie, bei welcher aber die hinteren Vereinzelungs-, Füll-, Verschließstation usw. nicht gezeigt sind.

Die in Fig. 1 perspektivisch dargestellte Verpackung besteht aus den Seitenwänden 1 bis 3, wobei die eine große hintere Seitenwand nicht zu sehen ist. Auch der Boden ist nicht zu sehen, wohl aber der Deckel 4 mit den Dreiecklaschen 5. Während der Deckel 4 in Fig. 1 sehr vereinfacht wiedergegeben ist, sieht man dort gestrichelt in der Mitte der Packung ein aus Kunststoff gebildetes Tragband 6. Dieses verläuft etwa in der Mitte der Packung inmitten des Füllgutes und ist mit den stirnseitigen Seitenfeldern 1 und 2, die nur aus der elastischen Kunststoffolie bestehen, längs der Siegelnähte 7 und 8 verschweißt. Im Deckel 4 oben befindet sich eine weitere Siegelnaht 9. Alle Siegelnähte 7, 8 und 9 entstehen durch das Verbinden der die gesamte Außenhaut der Packung bildenden elastischen Kunststoffolie. Hinterlegt mit steiferen Materialteilen sind nur die großen Seitenwandfelder 3 (bzw. das gegenüberliegende Seiten­ wandfeld, welches nicht mit einer Bezugszahl versehen und unsichtbar ist) und Deckel 4 sowie Boden. Schließlich erkennt man auch die oberen Längsfaltlinien 12 und 13, über welche der Deckel 4 mit den benachbarten Seitenwänden 3 (bzw. der unsichtbaren gegenüberliegenden Seitenwand) verbunden ist.

Der genauere Aufbau der Packung ergibt sich am besten anhand der Beschreibung des Herstellungsverfahrens, ausgehend von Fig. 2. Dort erkennt man eine erste Vorratsrolle 14, von der eine Bahn 15 einer elastischen Kunststoffolie abgezogen und in Richtung des Pfeiles 16 bewegt wird. Links vor der ersten Vorratsrolle 14 befindet sich eine zweite Vorratsrolle 17, von der eine steifere Kunststoffbahn 18 abgezogen wird, die teilweise bereits mit Löchern 19 versehen ist. Die Station 20 behandelt mit Wärme. An der Station 21 wird zur Erreichung einer besseren Steifigkeit profiliert, da die Kunststoffbahn mit Profil nicht auf der Vorratsrolle 17 aufgewickelt werden könnte. Bei 22 wird zur Vereinzelung von Versteifungsplatten 23 durchgeschnitten. In der Station 24 werden die Versteifungsplatten 23 gemäß Pfeil 25 nach unten auf die elastische Kunststoffbahn 15 aufgelegt und dort versiegelt. Im Bereich der Station 21 können beispielsweise auch Faltlinien eingeprägt worden sein. Durch diese Maßnahmen wird eine Versteifungsplatte 23 gebildet, die praktisch das Gerüst der später fertigen Packung bildet.

Die vereinigte Bahn 26 mit der elastischen Kunststoffolie 15 und den Versteifungsplatten 23, die im Abstand zueinander angeordnet sind, wird also in Bahnförderrichtung 16 weiterbewegt. Ein Tragband 6 aus Kuriststoff wird von der Seite über eine Rolle 27 in die Mitte zwischen die zwei Schenkel der nun U-förmig gefalteten vereinigten Bahn 26 eingeführt. Auf diese Weise wird die in Fig. 2 oben in der Mitte mit V bezeichnete Position erreicht. Man erkennt in diesem Herstellungszustand die U-förmig geformte vereinigte Bahn 26 mit den in Förderrichtung 16 im Abstand zueinander angeordneten Versteifungsplatten 23 und 23′, die ebenfalls U-förmig gefaltet sind, und den dazwischenliegenden Teilen, die nur aus der sich über die Gesamtlänge erstreckenden Bahn 15 der elastischen Kunststoffolie bestehen. Diese Bahn 15 gibt später die flüssigkeitsdichte Haut für die Packung. Sie steht an den freien Enden der U-förmig gefalteten Versteifungsplatte 23′ ein Stück weit nach oben über, wie man besonders deutlich aus Fig. 3 erkennt. Hiermit wird später die obere Siegelnaht 9 geschaffen, die vorzugsweise am Boden zu liegen kommt.

Wenn die Materialbahn im Verlaufe der Herstellung jetzt die Position VII erreicht hat, geht dann das weitere Verfahren besonders deutlich aus der Draufsicht gemäß Fig. 3 hervor. Man erkennt wieder die elastische Kunststoffbahn 15 und die innen angeordneten Verstärkungsstreifen 23. Entsprechend den Pfeilen 30 wird nun ein nicht dargestelltes Werkzeug zwischen zwei benachbarten Verstärkungsplatten 23 eingeführt, und dadurch wird die elastische Kunststoffbahn 15 zusammengedrückt und an der Stelle 31 geschweißt, so daß sich durch diese Schweißung bei 31 später die Siegelnaht 7 bzw. 8 bildet. Die vordere Packung vor der Einführ- und Zusammendrückstelle 30 ist damit vorn und hinten verschlossen (oben aber offen), und die hinter der Zusammendrückstelle 30 angeordnete Packung ist erst vom geschlossen, d. h. es ist nur eine der beiden Stirnflächen geschlossen.

Da es sich beim Zusammendrücken und Schweißen gemäß Pfeilen 30 um eine Trennschweiß­ station handelt, sind die einzelnen vorn und hinten verschlossenen Packungen damit auch vereinzelt. Deutlicher wird dies dargestellt durch den rechten Teil (b) der Fig. 3, bei welchem die vereinzelte Packung etwas im Abstand von dem Bahnende gemäß Teil(a) der Fig. 3 dargestellt ist. Man erkennt jetzt auch die durch das Zusammendrücken an der Packung unten entstandenen Dreieckfelder 5′, die an der Stelle 32 (Fig. 2) abgeschnitten werden. Über das Einfüllrohr 32 wird das Produkt, z. B. Milch oder Fruchtsaft, in die unten und rundum geschlossene, oben aber noch offene Packung bis zum Pegel 33 gefüllt. Danach erfolgt das Verschließen oben in an sich bekannter Weise, wobei gemäß den Pfeilen 34 Maschinenstempel das Volumen der Packung verkleinern, so daß die versiegelte Packung schließlich luftfrei ist.

Die Packung hat in der Produktionslinie gemäß Fig. 2 jetzt die Position VIII erreicht. Eine Querschnittsansicht dieser Position VIII ist in Fig. 4 gezeigt. Die Pfeile 34 zeigen an, wie nicht dargestellte Maschinenstempel zusammenfahren können. Gleichzeitig fahren auch nicht dargestellte Siegelbacken gemäß der Pfeile 35 zusammen, um im Bereich des doppelten Materialstreifens 28 bzw. 23′′ oben die Siegelnaht zu schaffen, welche beispielsweise die der Siegelnaht 9 im Deckel 4 gegenüberliegenden Naht im Boden bilden kann, wenn man davon ausgeht, daß die Packung nach Verlassen der Position VIII auf den Kopf gestellt wird. In Fig. 4 erkennt man auch die Laschen 36 zur Bildung von Griffstützen, welche paarweise aufeinander­ zugerichtet sind und quer zu den Seitenwandfeldern 3 liegen.

In Fig. 5 ist dargestellt, wie zwei Produktionslinien direkt nebeneinander angeordnet sind. Die dort dargestellte Vorratsrolle 17′ veranschaulicht die doppelte Breite der abgezogenen Bahn des steiferen Kunststoffes in Richtung des Pfeiles 16. Darunter liegt die nicht sichtbare Vorratsrolle mit der elastischen Kunststoffbahn 15, die im rechten Bereich auch als vereinigte Bahn 26 bezeichnet ist, denn in der rechten Hälfte der Fig. 5 sind die einzelnen Versteifungsplatten 23 bereits aufgesiegelt und werden zusammen mit der elastischen Kunststoffolie 15 transportiert. Im übrigen erfolgt die Produktion in gleicher Weise wie oben beschrieben, nur eben gleichzeitig zweifach.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung einer Verpackung für Flüssigkeiten mit vier ebenen Seiten­ wänden (1 bis 3), Boden und Deckel (4), die über Faltlinien (12, 13) miteinander verbunden sind, bei dem eine elastische Kunststoffolie (15) in Bahnform von einer ersten Vorratsrolle (14) abgezogen und parallel dazu von einer zweiten Vorratsrolle (17) eine steife Bahn (18) abgezogen und auf die elastische Kunststoffolie (15) aufgesiegelt (24, 25) wird, danach die vereinigte Bahn (26) im Querschnitt U-förmig aufgestellt und unter Bildung offener Packungen an deren Stirnseiten (1, 2) zusammengedrückt (30), geschweißt und vereinzelt wird, woraufhin nach dem Füllen (32) die Packung verschlossen (35) und abgefördert wird. (Fig. 2), dadurch gekennzeichnet, daß die steife Bahn (18) aus Kunststoff besteht, profiliert (21), in Versteifungsplatten (23) vereinzelt wird, wobei die Breite der Kunststoffbahn (18) für die Versteifungsplatten (23) etwa gleich groß der Breite der Bahn (15) der elastischen Kunststoffolie ist, und die Versteifungsplatten (23) in gegenseitigem Abstand auf die elastische Kunststoffolie (15) derart aufgesiegelt werden, daß die Versteifungsplatten (23) nur an zwei der vier Seitenwände (3) vorgesehen sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am freien Ende des U der aufgestellten Versteifungsplatte (23) über eine Biegelinie (12, 13) ein Wandfeld (23′) an dieser angelenkt ist, welches für eine Überlappung größer als die halbe Fläche des Bodens oder Deckels (4) ist, und daß die elastische Kunststoffolie (15) für die Bildung einer Siegelnaht (9) ein Stück weit über die freien Enden der Versteifungsplatte (23) hinaussteht (Fig. 4).

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Vorrats­ rollen (14, 17) abgezogenen Bahnen (15, 18) zur parallelen Herstellung mehrerer Verpackungen gleichzeitig eine vielfache Breite einer einfachen Bahn haben (Fig. 5).