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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren zum Formen von Verpackungsbehältern, welche
einen Versiegelungsgrat aufweisen, in welchem das Verpackungsmaterial
mit den Innenseiten gegeneinander versiegelt wird, sowie vorstehende
doppelwandige Ecklaschen, die flachgelegt, nach unten umgeschlagen
und an der Außenseite
des Verpackungsbehälters
angesiegelt werden.
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STAND DER TECHNIK
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Einzelhandelsverpackungen für flüssige oder
pumpbare Lebensmittel wie zum Beispiel Milch, Wein, Obstkompott
oder dergleichen werden häufig aus
faltbarem Verpackungsmaterial hergestellt, zum Beispiel aus Laminatmaterial
für Verpackungen,
welches Lagen aus faserigem Material, Aluminiumfolie und Thermoplastkunststoff
aufweist. Das Material wird durch Falten, Versiegeln und weiteres
Bearbeiten zu Verpackungsbehältern
in der gewünschten Form
und Größe geformt,
was entweder in Verbindung mit dem eigentlichen Befüllungsvorgang
oder schon davor erfolgen kann. Bei einem in der schwedischen Patentschrift
Nr. SE 502.182 (die der europäischen
Patentschrift EP-A-0 667 284 entspricht) Verfahren nach dem Stand
der Technik werden flach gelegte, zum Befüllen fertige Verpackungen vorgefertigt und
laufen die Arbeitsgänge
zum Formen und Befüllen
gleichzeitig in einer Abpack-/Abfüllmaschine
ab, die beim Hersteller des vorgesehenen Inhalts aufgestellt sein
kann. Dieses Verfahren eignet sich auch für die Herstellung von Verpackungsbehältern mit
langer Lagerungsdauer, also so genannten aseptischen Verpackungsbehältern, die
dadurch hergestellt werden können,
dass sowohl das Verpackungsmaterial als auch das Produkt vor der
Fertigstellung der Packungen sterilisiert werden.
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Eine übliche Art von Verpackungsbehältern, die
unter Heranziehung des vorstehend umrissenen Verfahrens hergestellt
wird, stellt dabei ein Verpackungsbehäl ter dar, der im Wesentlichen
die Form eines Parallelflachs aufweiset und der dadurch hergestellt
wird, dass das Verpackungslaminat nach dem Zuschneiden und Versiegeln
erst eine kissenartige Form erhält
und danach die endgültige
Ausbildung im Wesentlichen in Form eines Parallelflachs. Bei der abschließenden Verarbeitung
zur Formung sind vier doppelwandige Ecklaschen vorhanden, die aus
dem Material gebildet wurden und aus geometrischen Gründen nicht
bei der Formung des eigentlichen Korpus des Behälters in Form eines Parallelflachs
verwendet werden können.
Damit diese Laschen nicht im Weg sind oder die regelmäßige Form
des Parallelflachs durchbrechen, werden diese flachgedrückten Ecklaschen
zu den angrenzenden Flächen
des Verpackungsbehälters
hin eingeschlagen und an diese angesiegelt.
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Entlang einer Reihe seiner Wandungsflächen weisen
die Verpackungsbehälter
vorstehende Versiegelungsrippen bzw. -grate auf, in denen das Verpackungslaminat
mit seinen Innenseiten gegeneinander versiegelt ist. Einer dieser
Versiegelungsgrate erstreckt sich im Wesentlichen in der Mitte über die
obere Stirnwandung des Verpackungsbehälters und nach außen hinüber zu den
Ecklaschen, welche diese Stirnwandung definieren. Damit verläuft der Versiegelungsgrat
quer über
die Stirnwandung des Verpackungsbehälters zwischen den beiden freien Ecken
der mit der Stirnwandung verbundenen Ecklaschen. In Verbindung mit
der Umformung aus der Kissenform in eine Form im Wesentlichen in
Form eines Parallelflachs wird der Versiegelungsgrat so nach unten
umgeschlagen, dass er gegen die Materialfläche anliegt, mit welcher er
verbunden wird, und zwar zur gleichen Zeit, zu der die flachgedrückten Ecklaschen
eingeschlagen und mit den benachbarten Behälterwandungen verbunden werden.
Die beiden Ecklaschen, die sich am unteren Ende des Verpackungsbehälters befinden,
werden normalerweise zum unteren Ende des Verpackungsbehälters hin eingeschlagen,
wohingegen die Ecklaschen, die sich am oberen Ende des Verpackungsbehälters befinden,
zu den Seitenflächen
des Verpackungsbehälters
hin eingeschlagen werden. Während
der Umformung des Verpackungsbehälters
aus der flachen Form in Kissenform werden jedoch diese Ecklaschen auch
vorübergehend
nach oben umgeschlagen, d. h. in die Längsrichtung des Verpackungsbehälters. Nach
dem Einschlagen der Ecklaschen in die Längsrichtung des Verpackungsbehälters, d.
h. aus dem Mittelbereich des Verpackungsbehälters heraus, ist ein vorübergehendes "Zusammendrücken" des Versiegelungsgrats
erforderlich, der zwischen den Ecklaschen verläuft, da dessen ursprüngliche
Länge durch Umschlagen
und Zusammendrücken
des Versiegelungsgrats verringert werden muss, was vor allem am Übergang
von den Ecklaschen zu der oberen Stirnfläche des Verpackungsbehälters auftritt.
Es hat sich gezeigt, dass diese Verformung zu Schwierigkeiten Anlass
gibt, vornehmlich deswegen, weil der Versiegelungsgrat (der ganz
eindeutig eine Vielzahl von Lagen des Verpackungsmaterials umfasst)
vergleichsweise steif ist und ein problemloses Umbiegen oder Zusammendrücken nicht
zulässt.
Auch wenn es natürlich
möglich
ist, die Arbeitsschritte des Umbiegens und Zusammendrückens auszuführen, kommt
es einem solchen Fall leicht zur Rissbildung und/oder zum Austreten
des Inhalts, was nicht nur für der
Dichtigkeit des Verpackungsbehälters
selbst abträglich
ist, sondern sich auch nachteilig auf die Lagerdauer des verpackten
Produkts auswirkt. Dieses Problem tritt besonders deutlich bei aseptischen
Verpackungsbehältern
zutage, da die Voraussetzung der Dichtigkeit auch unter dem Gesichtspunkt
des Abschlusses gegenüber
Bakterien besonders hoch ist und da das Verpackungslaminat in der
Regel Lagen aus Aluminiumfolie enthält, die erheblich geringere
Zugfestigkeit besitzt als die darin ebenfalls enthaltenen faserigen
Stoffe und Thermoplastmaterialien.
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Mit Blick darauf, die vorstehend
umrissenen Probleme zu umgehen, wurden bereits Versuche unternommen,
um die Elastizität
der enthaltenen Materialien so weit wie möglich zu erhöhen, was
zu Verbesserungen hinsichtlich der Thermoplastschichten führt, womit
jedoch das Problem nicht gelöst
ist, bei dem möglicherweise
im Laminat enthaltene Aluminiumschichten eine Rolle spielen.
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Aus den vorgenannten Gründen besteht
auf diesem Gebiet die Notwendigkeit, ein Formungsverfahren zu entwickeln,
das bei Verpackungen der vorstehend beschriebenen Art eine Umformung
aus der Kissenform in die Form eines Parallelflachs ohne Versiegelungsgrate
des Verpackungsmaterials zulässt,
welches dabei derartigen Belastungen ausgesetzt ist, dass die Gefahr
des Austretens des Inhalts oder der Bildung von Rissen auftritt.
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Aufgabe der Erfindung
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht
somit darin, ein Verfahren zum Formen von Verpackungsbehältern zu
schaffen, mit welchem es möglich
wird, das Umschlagen des Versiegelungsgrats in der Weise zu überwachen
und zu steuern, dass die Gefahr einer Beschädigung verringert wird.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Formen von Verpackungsbehältern zu
entwickeln, mit welchem es möglich
wird, einen kissenförmigen
Verpackungsbehälter,
der Versiegelungsgrate aufweist, im Wesentlichen in die Form eines
Parallelflachs zu bringen, ohne dass dabei die einbezogenen Versiegelungsgrate
so hohen Belastungen ausgesetzt werden, dass es zu einer Beschädigung kommt.
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Gemäß einer noch anderen Aufgabe
der vorliegenden Erfindung soll ein Verfahren zum Formen von Verpackungsbehältern geschaffen
werden, mit dem es möglich
wird, den Versiegelungsgrat so zu verformen, dass es nicht zu einer
Beschädigung kommt.
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Eine noch andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht in der Schaffung eines Verfahrens zum Formen von Verpackungsbehältern, das
zum Einsatz bei der modernen Herstellung von Verpackungsbehältern mit
hoher Geschwindigkeit einsetzbar ist, ohne dass dabei die Betriebssicherheit
leitet und ohne dass die zusätzlichen
Kosten dabei übermäßig hoch
sind.
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Lösung der Aufgabe
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Diese und weitere Aufgaben wurden
gemäß der vorliegenden
Erfindung dadurch gelöst,
dass ein Verfahren zur Formung von Verpackungsbehältern geschaffen
wird, welche einen Versiegelungsgrat, in welchem das Verpackungsmaterial
mit den Innenseiten gegen einander versiegelt wird, sowie vorstehende
doppelwandige Ecklaschen aufweisen, die flachgelegt, nach unten
eingeschlagen und an die Außenseite
des Verpackungsbehälters
angesiegelt werden, wobei das Verfahren sich durch die Merkmale
auszeichnet, dass ein Versiegelungsgrat, der sich vor dem Umschlagen
nach unten sowohl über
eine Seite des Verpackungsbehälters
als auch über
eine Ecklasche erstreckt, verformt wird, und dass zumindest ein Teil
des Grates in seitlicher Richtung bezüglich der benachbarten Teile
des Versiegelungsgrats verschoben wird.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens
weisen die kennzeichnenden Merkmale auf, die sich aus den beiliegenden Unteransprüchen ergeben.
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Durch das gemäß der vorliegenden Erfindung
vorgesehene Verformen des Versiegelungsgrats vor dem Hochfalten
des Verpackungsbehälters in
die Form eines Parallelflachs werden die Belastungen, die in Verbindung
mit dem Umformvorgang in dem Grat entstehen, gesteuert und in einem
solchen Maß abgebaut,
dass die Gefahr der Rissbildung und des Austretens des Inhalts praktisch
umgangen wird. Das Verfahren lässt
sich einfach bei bereits vorhandenen Maschinen einsetzen und wirkt
sich infolgedessen weder auf die Betriebskosten noch auf die Betriebssicherheit
in nennenswertem Umfang nachteilig aus.
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Kurzbeschreibung der beiliegenden
Zeichnung
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Nachstehend wird nun ein bevorzugtes
Ausführungsbeispiel
des Verfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung ausführlicher
beschrieben, wobei auf die beiliegende Zeichnung Bezug genommen wird,
die in schematisierter Form nur diejenigen Einzelheiten darstellt,
die für
das Verständnis
der vorliegenden Erfindung wesentlich sind und in welcher:
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1 einen
Verpackungsbehälter
in flach zusammengelegtem Zustand zeigt, welcher von der Art ist,
die unter Heranziehung des Verfahrens gemäß dieser Erfindung gehandhabt
werden soll;
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2 eine
Seitenansicht des Verpackungsbehälters
aus 1 ist;
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3 eine
Stirnansicht des Verpackungsbehälters
aus 1 zeigt;
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4 den
Verpackungsbehälter
aus 1 in einer Phase
während
der Umformung der Verpackung zur Form eines Parallelflachs darstellt;
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5 eine
Seitenansicht des Verpackungsbehälters
aus 4 ist; und
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6 eine
perspektivische Ansicht eines fertigen Verpackungsbehälters zeigt.
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Beschreibung des bevorzugten
Ausführungsbeispiels
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In 1 ist
ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
eines Verpackungsbehälters
dargestellt, der in Verbindung mit dem Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet werden soll und aus einem faltbaren, biegsamen
Verpackungsmaterial von an sich bekannter Art besteht. Das Verpackungsmaterial stellt
ein Laminat dar, das eine im Wesentlichen in der Mitte befindliche
Kernlage bzw. Trägerschicht
aus faserigem Material enthält,
zum Beispiel aus Papier, das auf beiden Seiten jeweils mit einer
homogenen Schicht aus Thermoplastmaterial beschichtet ist, wie zum
Bei spiel aus Polyethylen. Die Polyethylenschichten verleihen dem
Verpackungsmaterial die gewünschte
Dichtigkeit gegenüber
Flüssigkeiten
und machen es darüber
hinaus möglich,
dass das Material unter Wärmeeinfluss
versiegelt wird. In den Fällen, in
denen die Eigenschaft einer Materialverstärkung bei geringem Gewicht
oder einer Gassperrschicht gewünscht
sind, weist das Verpackungslaminat auch eine Lage aus Aluminiumfolie
oder einem anderen Sperrschichtmaterial auf, dass fest mit dem faserigen Material
mittels einer weiteren Lage aus Thermoplastmaterial verbunden ist.
Ein Verpackungsbehälter
dieser Art wird zusammen mit dem Verfahren zum Formen und Befüllen des
Verpackungsbehälters
ausführlicher
in der schwedischen Patentschrift Nr. SE 5022.182 beschrieben, auf
die wegen weiterer Einzelheiten hier verwiesen wird.
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1 zeigt
den Verpackungsbehälter
im zusammengedrückten
oder flachgelegten Zustand, wodurch er in platzsparender Form transportiert
werden kann, beispielsweise vom Ort der Herstellung zum Lebensmittelerzeuger,
wo der Verpackungsbehälter fertiggestellt
und mit dem gewünschten
Inhalt befüllt werden
soll. Der Verpackungsbehälter 1 wird
dadurch hergestellt, dass eine Folie aus Verpackungsmaterial entlang
einer unteren Linie 2 doppelt gefaltet wird, woraufhin
die Längskanten
und Querkanten der Folie mit den Innenseiten gegeneinander in zwei
zueinander parallelen, in Längsrichtung
verlaufenden Verbindungsnähten
bzw. Versiegelungsgraten 3 und auch in einem quer verlaufenden
Versiegelungsgrat 4 durch Wärmeeinfluss versiegelt werden.
Das Verpackungsmaterial ist auch mit einem Muster von Falzlinien
bzw. Umbruchlinien 5 versehen, die es in an sich bekannter
Weise möglich
machen, den flachgelegten Zuschnitt zu einem Verpackungsbehälter im Wesentlichen
in Form eines Parallelflachs zu machen, wie nachstehend noch ausführlicher
beschrieben wird. Am oberen Ende des Verpackungsbehälters zeigt
die eine Seite des flachgelegten Zuschnitts eine dort angebrachte Öffnungsanordnung 6,
die vorzugsweise aus einem vorstehenden schlauchförmigen Kunststoffabschnitt
besteht, der von einer Kappe oder einem Kunststofffilm bedeckt ist.
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Aus 6 ist
ersichtlich, wie der Verpackungsbehälter 1 nach dem Befüllen und
Versiegeln seine Form eines Parallelflachs erhalten hat, wobei die
Faltlinien bzw. die Falzlinien 5 die Bildung der in Längsrichtung
und Querrichtung verlaufenden Kantenlinien 7 des Verpackungsbehälters steuern
und die Bildung der vier flachgelegten Ecklaschen 8 zur Berücksichtigung
von überschüssigem Material
ermöglichen, die
aus geometrischen Gründen
beim Umformen des flachgelegten Verpackungsbehälters in die endgültige Form
eines Parallelepipeds auftreten). Die beiden oberen Ecklaschen 8 werden
nach unten umgeschlagen und an den Seiten des Verpackungsbehälters angesiegelt,
wohingegen die beiden unteren (hier nicht sichtbaren Ecklaschen
zum Unterteil des Verpackungsbehälters
hin eingeschlagen und an diesem unter Wärmeeinfluss angesiegelt werden.
Aus 6 ist auch erkennbar,
wie die Öffnungsanordnung
nach dem Umformen des Verpackungsbehälters auf der vergleichsweise
ebenen oberen Fläche
des Verpackungsbehälters
zwischen einer der Kantenlinien 7 und der in Querrichtung
verlaufenden Verbindungsnaht bzw. dem quer verlaufenden Versiegelungsgrat 4 aufgesetzt
wird, der in der Mitte über
die Oberseite des Verpackungsbehälters
verläuft.
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4 und 5 veranschaulichen, wie der
Verpackungsbehälter 1 während des
Umformens aus dem in 1 bis 3 dargestellten flachgelegten
Zustand in die in 6 gezeigte
Form eines Parallelepipeds eine kissenartige Form mit teilweise
vorstehenden Ecklaschen und nur teilweise definierten Kantenlinien
annimmt. Von den vier Ecklaschen 8, die in 5 zu erkennen sind, werden die am unteren
Ende des Verpackungsbehälters
vorgesehenen beiden Ecklaschen 8 nach unten und anschließend nach
innen umgeschlagen, damit sie bei dem fertigen Verpackungsbehälter in
Form eines Parallelepipeds dann unter Wärmeeinwirkung an den Boden
des Verpackungsbehälters
angesiegelt werden. Die beiden oberen Ecklaschen 8 werden
nach außen/nach
unten umgeschlagen, um bei dem fertigen Verpackungsbehälter dann
gegen die Seitenflächen
des Verpackungsbehälters
angesiegelt zu werden. Wie aus 5 ersichtlich,
verlaufen jedoch alle vier Ecklaschen 8 dann, wenn der
Verpackungsbehälter
seine Kissenform aufweist, mehr oder weniger in Längsrichtung
des Verpackungsbehälters,
d. h. vom Mittelbereich des Verpackungsbehälters weg. Am oberen Ende des
Verpackungsbehälters 1 erstreckt
sich der in Querrichtung verlaufende Versiegelungsgrat 4 zwischen
den äußeren freien
Enden der beiden Ecklaschen 8 in Querrichtung über den
Verpackungsbehälter,
wie bereits ausgeführt
wurde. Diese Situation bringt in Verbindung mit dem Umschlagen der
Ecklaschen Probleme mit sich, da der Abstand zwischen den äußeren Enden
der Ecklaschen in der in 4 und 5 dargestellten Position
kleiner als die Gesamtlänge
des Versiegelungsgrats ist, was dazu führt, dass der Versiegelungsgrat
während
dieser Phase des Formvorgangs verformt oder "aufgewölbt" werden muss, damit er danach wieder
ge streckt werden kann, wenn die Ecklaschen 8 zu den gegenüber liegenden
Seiten des Verpackungsbehälters
hin nach unten umgeschlagen und dort befestigt werden. Da der Versiegelungsgrat 4 ursprünglich völlig gerade verläuft und
eine Vielzahl von Materiallagen aufweist, besitzt er eine beträchtliche
Steifigkeit, die es in der Praxis unmöglich macht, die nötige Verformung
zu erzielen, ohne dass der Versiegelungsgrat teilweise bricht und
zum Austritt von Flüssigkeit
führt.
Um gemäß der vorliegenden
Erfindung die Verformung zu vereinfachen, wird der Grat einer plastischen
Verformung unterzogen, während
sich der Zuschnitt des Verpackungsbehälters noch in dem in 1 bis 3 dargestellten flachen Zustand befindet,
und zwar dadurch, dass, noch ehe die Ecklaschen nach unten umgeschlagen
werden, zumindest ein gewisser Teil des Grats seitlich – bezogen
auf die benachbarten Abschnitte des Versiegelungsgrats – verschoben wird.
Genauer gesagt, wird gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verfahrens
ein Mittelbereich 4' des
Versiegelungsgrats, der sich über
die obere Stirnfläche
des Verpackungsbehälters
erstreckt, durch mechanische Bearbeitung seitlich verschoben bzw.,
bezogen auf die Abschnitte 4'' des Versiegelungsgrats 4,
der sich über
benachbarte Ecklaschen 8 erstreckt, umgeschlagen. Wie besonders
aus 4 ersichtlich ist, erfolgt
der Übergang
von dem seitlich verschobenen Mittelbereich 4' des Versiegelungsgrats
zu den Abschnitten 4'' des Versiegelungsgrats,
die über
die Ecklaschen 8 verlaufen, bündig mit dem Übergang zwischen
der Oberseite des Verpackungsbehälters und
den beiden benachbarten Ecklaschen. Eine andere Alternative, die
gemäß der vorliegenden
Erfindung zur Lösung
des vorstehend umrissenen Problems herangezogen werden kann, besteht
einfach darin, dass ein begrenzter Abschnitt des Grats, nämlich an
den beiden Übergangszonen
zwischen der oberen Stirnfläche
des Behälters
und den Ecklaschen, verformt oder seitlich verschoben wird. In diesen Übergangsbereichen
kann der Grat vorzugsweise Z-förmig
gefaltet oder doppelt (S-förmig)
umgeschlagen werden, was dazu führt,
dass dieser Abschnitt des Grats "aufgewölbt" oder weicher gemacht wird,
so dass er beim anschließenden
Umformen des Verpackungsbehälters
vergleichsweise biegsam ist und es ermöglicht, um die verschiedenen
Abschnitte 4', 4'' des Versiegelungsgrat unabhängig voneinander
umzuschlagen, wodurch die Belastungen in dem Grat abgebaut werden.
Um die seitliche Verschiebung bzw. den Z-förmigen Umschlag zu vereinfachen,
können
die betreffenden Gratabschnitte mit Falzlinien 9 (1) versehen werden, welche
in Querrichtung über
den Grat verlau fen, wobei die Falzlinien den umschlagbaren Gratabschnitt
definieren, welcher eine Länge
besitzt, die vorzugsweise weniger als das Doppelte der Höhe des Grats
beträgt.
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Wie aus 1 bis 3 ersichtlich
ist, erfolgt die plastische Verformung des Grats vorzugsweise insofern
statt, als der in Querrichtung verlaufende Versiegelungsgrat 4 des
flachgelegten Zuschnitts des Verpackungsbehälters in die gewünschte Richtung
betätigt
wird, d. h. beide Endabschnitte 4'' des
Versiegelungsgrats bleiben vorzugsweise unbetroffen, wohingegen
der Mittelbereich 4' um
etwa 30° gegenüber der
ursprünglichen
Position umgeschlagen wird. In einem solchen Fall findet ein Biegen
des Übergangsbereichs
des Grats statt, das plastisch oder dauerhaft sein kann, wobei hier
insbesondere die Fasern in der faserigen Schicht in nicht umkehrbarer
Weise gestreckt werden. Beim anschließenden Umformen des flachgelegten
Verpackungsbehälters
in die endgültige
Form stellt das "Formgedächtnis" des Verpackungsmaterials
sicher, dass die Gratabschnitte in der gewünschten Weise so umgeschlagen
werden, dass die Gefahr von Belastungen und Beschädigung verringert
wird. Praktische Versuche haben gezeigt, dass das Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung es möglich
macht, ein Austreten von Flüssigkeit ganz
verhindert wird und dass das Auftreten von mikrofeinen Rissen in
irgendeiner Aluminiumlage nahezu vollständig vermieden wird, die gegebenenfalls
in dem Verpackungslaminat vorhanden ist. Infolgedessen wird das
Risiko des Eindringens von Bakterien verringert, wodurch sichergestellt
ist, dass das abgepackte Produkt seine vorgesehene lange Lagerbeständigkeit
erhält.