CH641418A5

CH641418A5 - Beschichtetes verpackungsmaterial und verfahren zu dessen herstellung.

Info

Publication number: CH641418A5
Application number: CH795479A
Authority: CH
Inventors: Wilhelm Reil; Joerg Trabitzsch
Original assignee: Tetra Pak Int
Priority date: 1978-09-04
Filing date: 1979-09-03
Publication date: 1984-02-29
Also published as: NL188939B; AU5050379A; DE2935304C2; US4287247A; GB2031345B; FR2434762A1; GB2031345A; NL188939C; AU530356B2; SU971085A3; SE424177B; SE7809268L; NL7906593A; JPS6220107B2; JPS5564062A; IT1195738B; CA1135168A; FR2434762B1; DE2935304A1; IT7925478A0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein beschichtetes Verpackungsmaterial mit Faltlinien zwecks Umformung zu Verpackungsbehältern, sowie ein Verfahren zur Herstellung dieses Verpackungsmaterials.

Wegwerfpackungen werden oft aus einem bahnförmigen Material hergestellt, das mit Faltlinien versehen ist und durch Falten und Verschweissen in die gewünschte Pak-kungsform gebracht wird. Zu diesem Zwecke wird u.a. ein beschichtetes Material verwendet, das aus mehreren Materialschichten besteht, die am Laminat die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich Steifheit, Festigkeit und Flüssigkeitsdichtigkeit gewähren. Ein häufig verwendetes beschichtetes Verpackungsmaterial weist eine zentrale und relativ dicke Trägerschicht aus einem Fasermaterial auf, die beidseits mit einem homogenen Kunststoff beschichtet ist. Die Kunststoffschichten bestehen aus einem thermoplastischen Material, das ein einfaches Verschweissen des Verpackungsmaterials durch Aufheizen und Zusammendrücken gestattet.

Um die Lichtdurchlässigkeit des beschichteten Verpak-kungsmaterials zu reduzieren, enthält das Laminat häufig noch andere Schichten, z.B. eine zwischen der Trägerschicht und einer der Kunstoffschichten angeordnete Aluminiumfolie. Diese Aluminiumfolie schützt in der fertigen Packung tatsächlich die verpackte Ware sehr wirksam vor Lichteinflüssen.

Bei der Herstellung von Verpackungsbehältern wird das beschichtete Material beträchtlichen Beanspruchungen ausgesetzt. Dies gilt insbesondere in bezug auf die Materialfaltung, da beim Falten in Anbetracht der relativ grossen Steifigkeit der Trägerschichten eine thermoplastische Schicht einem beträchtlichen Streckvorgang unterworfen wird, während die gegenüberliegende thermoplastische Schicht längs der gesamten Faltlinie zusammengepresst wird. Dank der grossen Dehnbarkeit des thermoplastischen Materials wird dasselbe jedoch in den meisten Fällen weder beschädigt noch verliert es dessen Dichtwirkung gegenüber der Flüssigkeit. Diese Situation wird jedoch weit ungünstiger, wenn das Laminat auch eine Aluminiumfolie umfasst, die im Vergleich zu der thermoplastischen Schicht nur eine geringe Dehnbarkeit besitzt und daher beim Falten des Laminats zur Rissbildung neigt.

Wenn auch ein einfaches Falten des Laminats um etwa 180° die Flüssigkeitsdichtigkeit sowie die Lichtundurch-lässigkeit des Materials nur unwesentlich beeinträchtigt, so ergeben sich doch erhebliche Schwierigkeiten, wenn sich zwei solche Faltlinien gegenseitig, kreuzen. Dies ist oft im Bereich der Schweissnähte der Fall, ohne die eine solche Pak-kung nicht erstellt werden kann. Diese Schweissnähte ergeben sich im allgemeinen -durch Aufheizen der einander zugewandten thermoplastischen Schichten längs der einander überlappenden Randzonen des Laminats, wobei die beiden beheizten Schichten die Erweichungstemperatur erreichen und dann zusammengedrückt werden. Damit entsteht an der Aussenseite der Packung ein Schweissnahtstreifen, welcher der Dicke zweier übereinanderliegender Verpak-kungsmaterialabschnitte entspricht. Damit dieser Streifen die weitere Bearbeitung bzw. Handhabung der Packung nicht behindert, wird oft nach unten gegen die Aussenseite der Packung gefaltet, was aber bedeutet, dass der eine Laminatabschnitt um 180° gefaltet wird und die Packungswand in der tatsächlichen Verschweisszone aus drei Laminatabschnitten besteht und somit eine dreifache Dicke besitzt.

Eine Schweissnaht dieser Art erstreckt sich häufig längs einer oder mehrerer der Seitenflächen der Packung. Da diese Seitenflächen beispielsweise beim Umformen kissenför-miger Packungen in parallelepipedförmige Packungen längs einer Faltlinie, die mit der Schweissnaht einen Winkel von 90° bildet, um 180° gefaltet werden, so erreicht die Materialdicke in bestimmten Bereichen der Packung das Sechsfache des ursprünglichen Laminats. Bei einer solchen 180°-Faltung quer zur Schweissnaht wird derjenige Materialabschnitt, welcher nach dem Falten an der Aussenseite liegt (d.h. die ausserhalb der neutralen Ebene liegende Materialschichten) einer erheblichen Zugbeanspruchung, sowie einem Streckvorgang mit Rissbildung unterworfen. Diese Zugbeanspruchungen sind so gross, dass häufig nicht nur die in dem Laminat befindliche Aluminiumfolie reisst, sondern dass auch die thermoplastische Schicht Rissbildungen aufweist und damit Lekagen unvermeidlich sind.

Um diesen Nachteil zu beheben, wurde bisher unter anderem vorgeschlagen, die Elastizität des Materials so hoch wie möglich zu wählen. Damit erreicht man zwar ein relativ gutes Resultat in bezug auf das thermoplastische Material, doch das Problem ist im Hinblick auf die Aluminiumfolie ungelöst.

Gemäss einer anderen bekannten Lösung wurde vorgeschlagen, Teile der Trägerschicht in der kritischen Faltzone herauszustanzen, so dass die verbleibenden Kunststoff- und Aluminiumschichten mehr an die neutrale Zone der Faltung herankommen und somit dieser Zone beim Faltvorgang mehr oder weniger getreu folgen. Zwar wurden gemäss diesem Vorschlage positive Resultate erzielt, doch wird die Herstellung des Materials dadurch kompliziert.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein beschichtetes Verpackungsmaterial sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung vorzuschlagen, wobei die erwähnte Faltung ohne das Risiko einer Rissbildung bzw. Lekagen erfolgen kann, wobei u.a. auch die oben erwähnten Nachteile der bekannten Herstellungsverfahren vermieden werden. Falls das Laminat auch eine oder mehrere Aluminum-folien oder ein anderes Material geringer Dehnbarkeit aufweist, so soll der Faltvorgang ebenfalls ohne das Risiko einer Rissbildung längs der Faltlinie in den Aussenschichten stattfinden können.

Das den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildende beschichtete Verpackungsmaterial ist im unabhängigen Patentanspruch 1 definiert. Das zur Herstellung dieses Ver5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

641418

packungsmaterials dienende Verfahren ergibt sich aus Anspruch 6.

Anhand der beiliegenden Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes einschiesslich einer Variante beschrieben.

Fig. 1 zeigt anhand einer Perspektivdarstellung einen Teil einer Packungswand, deren Schweissnahtstreifen gegen die Aussenseite des Laminats umgefaltet wurde,

Fig. 2 zeigt perspektivisch einen Abschnitt der in Fig. 1 dargestellten Packungeswand nach dem Falten um etwa 180° längs einer Faltlinie, die sich rechtwinklig zur Längsachse des Schweissnahtstreifens erstreckt,

Fig. 3 zeigt schematisch ein Faltlinienmuster mit zwei sich rechtwinklig kreuzenden Faltlinien und

Fig. 4 veranschaulicht schematisch eine weitere Ausführungsform eines Faltlinienmusters.

Das in Fig. 1 schematisch dargestellte Verpackungsmaterial ist an sich bekannt und besitzt eine relativ dicke, mittlere Trägerschicht, die beispielsweise aus Papier besteht und dem Material die erforderliche Steifheit verleiht. Damit diese faserhaltige Trägerschicht aus ihrer Umgebung und insbesondere aus dem flüssigen Packungsinhalt keine Feuchtigkeit aufnimmt, ist sie beidseitis mit einer dünnen Lage eines homogenen1 Kunststoffes beschichtet, der vorzugsweise ein Thermoplast ist. Je nach dem vorgesehenen Inhalt der Packung kann das Verpackungsmaterial auch weitere Schichten für verschiedenartige Zwecke umfassen, beispielsweise eine Aluminiumfolie, welche den Packungsinhai vor Lichteinfall schützt. Weitere Schichten für spezielle Zwecke sind ebenfalls denkbar. Da das verwendete und beschriebene Verpackungsmaterial dem Fachmann gut bekannt ist, werden die einzelnen Schichten desselben auf der Zeichnung nicht besonders dargestellt, so dass die Zeichnung der Klarheit halber jeweils nur eine Schicht zeigt.

Fig. 1 zeigt einen Abschnitt einer Packungswand 1 mit einer Schweissnaht, welche zwei einander überlappende Wandabschnitte der Packungswand verbindet. Zu diesem Zwecke werden die beiden Randabschnitte in bekannter Weise vorgeheizt und dann mit ihren thermoplastischen Schichten gegeneinander gepresst, so dass ein Schweissnahtstreifen an der Aussenseite der Packung entsteht. Damit dieser Streifen kein Hindernis bildet, und beispielsweise an Nachbarpackungen haftet, wird der Schweissnahtstreifen 2 nach dessen Bildung gegen die Aussenfläche der Packung heruntergefaltet. Die Wand der Packung weist in diesem Bereich somit eine dreifache Dicke auf und umfasst im einzelnen einen inneren Abschnitt 3, welcher die eigentliche Packungswand im Verbindungsbereich darstellt, sowie die beiden Abschnitte 4 und 5, welche den Schweissnahtstreifen bilden. Der Abschnitt 4 ist der Randbereich der um 180° umgefalteten Wand 3, und der Abschnitt 5 bildet die Fortsetzung des gegenüberliegenden Wandbereiches.

Die beschriebene Art der Schweissnahtbildung ist durchaus üblich und wird an vielen Wegwerfpackungen angewendet. Bei einer bekannten Wegwerfpackung die z.B. für flüssige Milchprodukte verwendet und aus einem eine Längsnaht aufweisenden Schlauch erstellt wird, wird der flüssige Inhalt während des Verpackungsvorganges eingefüllt und die einzelnen Packungen durch quer zur Bewegungsrichtung des Schlauches verlaufende Schweissnähte voneinander abgeteilt. Diese Packungen, die nach dem Füllen und Verschweissen praktisch kissenförmig sind, werden dann anschliessend mit Hilfe von Formungsbacken in Quaderform gebracht. Die Ecken der kissenförmigen Packung werden dadurch flach gepresst und eingefaltet und an den Seitenflächen der Packung angeschweisst. Die Seiten, an welchen die Schweissnahtstreifen sich befinden, werden somit um etwa 180° um eine Faltlinie gefaltet, die rechtwinklig zum Schweissnahtstreifen liegt.

Dieser Vorgang ergibt sich aus Fig. 2, in welcher der Schweissnahtstreifen ebenfalls wieder mit der Bezugszahl 2 5 bezeichnet ist. An der Stelle 6 kreuzen sich die beiden 180°-Faltungen. Infolgedessen ergibt sich an dieser Stelle eine 180°-Faltung des Schweissnahtstreifens 2, der aus drei Verpackungsmaterialabschnitten besteht, längs einer Faltlinie, die parallel zum Schweissnahtstreifen verläuft, so dass man eine io sechsfache Materialdicke erhält. Wenn das dreifache Material um etwa 180° um die neutrale Ebene gefaltet wird, d.h. um diejenige Ebene, in welcher weder Zugspannungen noch Druckspannungen auftreten, dann liegt es praktisch zwischen den beiden Materialabschnitten 4 und 5 im Faltbe-15 reich. Mit anderen Worten könnte man sagen, dass der innerhalb der neutralen Ebene liegende Materialabschnitt 5 an der Faltstelle zusammengepresst wird, während die beiden Materialabschnitte 3 und 4, die ausserhalb der neutralen Ebene liegen, Zugspannungen unterworfen sind, die 20 üblicherweise in der Trägerschicht des Materialabschnittes 3 zur Rissbildung führen. In vielen Fällen ergibt sich die Rissbildung auch in der Trägerschicht, welche innerhalb des Materialabschnittes 4 liegt. Diese Rissbildung hat kaum nachteilige Folgen. Aufgrund der grossen Zugbeanspruchun-25 gen im äussersten Materialabschnitt 3 ergeben sich jedoch häufig auch Risse in den thermoplastischen Schichten dieses Abschnittes, was sich auf die Dichtheit der Packung ungünstig auswirkt. Wenn das Verpackungsmaterial mit einer Alu-minuimfolie versehen ist, dann führt die beschriebene Dop-30 pelfaltung unweigerlich zur Rissbildung innerhalb der Aluminiumfolie, und die Rissbildung überträgt sich häufig auch noch die beiden äusseren Materialabschnitte 3 und 4.

Das Falten des Verpackungsmaterials erfolgt im allgemeinen längs der Faltlinien, welche die Faltung führen 35 und gewährleisten sollen, dass dieselbe an der rechten Stelle und in der gewünschten Richtung stattfindet. Die Faltlinien bilden linearverlaufende Schwächungsstellen des Materials und bestehen gewöhnlich aus einer durch Kompression erzielten linearen Rille oder auch einer entsprechenden 40 kammartigen Erhöhung, was durch zwei zusammenwirkende, entsprechend profilierte Walzen erzielt werden kann. Da die Faltlinien notwendigerweise eine Schwächung des Materials mit sich bringen, wird sich die Rissbildung auch gerade im Faltbereich konzentrieren und eine besonders kri-45 tische Stelle muss dort gesehen werden, wo zwei oder mehrere Faltungen des Behälters konvergieren bzw. einander kreuzen.

Das Risiko der Rissbildung wird nun dadurch vermie-50 den, dass an denjenigen Stellen, wo die Faltungen des Behälters konvergieren bzw. sich kreuzen, das Verpackungsmaterial ein neues Faltlinienmuster erhält, das die Beanspruchungen an der kritischen Stelle 6 reduziert und diese Stelle dadurch entlastet. In der Fig. 3 und 4 sind zwei 55 Ausführungsformen eines solchen Faltlinienmusters dargestellt, wobei zwei Faltlinien 7 und 8 einander rechtwinklig kreuzen. Wie diese Figuren zeigen, wird hierbei eine der sich kreuzenden Faltlinien im Kreuzungsbereich durch eine oder mehrere Hilfsfaltlinien, welche nachstehend als Ent-60 lastungslinien bezeichnet werden, ersetzt oder ergänzt, wobei sich die Entlastungslinien in der Hauptrichtung der Faltlinie erstrecken. Die Entlastungslinien sind in Fig. 3 mit der Bezugszahl 9 und in Fig. 4 mit der Bezugszahl 10 bezeichnet. Die Entlastungslinien 9 und 10 werden vorzugs-65 weise, wie die Zeichnung zeigt, beidseitig der Faltlinie 8 angeordnet oder, wie Fig. 4 zeigt, beidseitig einer gedachten Verlängerung der Faltlinie 8. Da sich die Entlastungslinien in unmittelbarer Nähe der Faltlinie bzw. deren ge

641418

4

dachter Verlängerung befinden, wird das Material in diesem Bereich weicher, so dass es den beim nachfolgenden Falten auftretenden Beanspruchungen besser widerstehen kann. Diese Anordnung dient auch dem Zwecke, dass das Material beim Falten längs zwei oder drei nebeneinanderliegender Linien gestreckt wird, so dass sich ein Material-überschuss ergibt, der dann zur Verminderung der Beanspruchung im Faltbereich ausgenutzt wird. Schliesslich wird durch die parallelen Faltlinien auch bewirkt, dass die Faltung sich nicht auf eine Faltlinie konzentriert, sondern auf die Faltlinie und die Entlastungslinien aufgeteilt wird. Die Entlastungslinien verlaufen praktisch parallel zur Faltlinie, doch sind verschiedene Varianten möglich und es wäre durchaus denkbar, dass die Entlastungslinien auch gekrümmt oder im Winkel zur Faltlinie verlaufen. Wenn sich die beiden Faltlinien 7 und 8 nicht im rechten Winkel kreuzen, so sind weitere Varianten denkbar, in allen diesen Fällen sollten die Entlastungslinien so geformt und angeordnet sein, dass die im Material auftretenden Zugbeanspruchungen reduziert und in optimaler Weise verteilt werden.

Da die Materialbeanspruchung und das Risiko der Rissbildung längs derjenigen Faltlinie am grössten ist, an welcher die zweite bzw. letzte Faltung stattfindet (Faltlinie 8 in Fig. 3 und 4), ist es ratsam, bei Vorliegen zweier sich kreuzender Faltlinien die Entlastungslinie längs derjenigen Faltlinie anzuordnen, die bei der Weiterverarbeitung des Laminats zu einer Packung zuletzt verwendet wird. Im allgemeinen wird es nicht als zweckmässig empfunden, Entlastungslinien längs der Faltlinie 7 und längs der Faltlinie 8 anzuordnen, da das Material dadurch übermässig geschwächt würde und wiederum Rissbildung eintreten könnte. Ausserdem wird die Faltung dadurch aufgrund der ungewissen Führung ungeau.

Das Verpackungsmaterial sollte zweckmässigerweise nicht gleichzeitig mit Faltlinien und Entlastungslinien versehen werden, sondern die Entlastungslinien sollten erst nach der Einformung der Faltlinien gebildet werden. Diese s zeitliche Unterteilung ist besonders wünschenswert bei der Erstellung der Variante gemäss Fig. 3, da sich in Anbetracht der drei parallelen Faltlinien eine erhebliche Streckung ergibt, insbesondere wenn die Faltlinien mit den Entlastungslinien gleichzeitig erstellt und kammerartig aus dem Maio terial herausragen. Formt man dagegen die Entlastungslinien 9 erst in einer späteren Phase ein, so kann man bei deren Herstellung teilweise das zwischen denselben in der Faltlinie 8 gestaute Materai verwenden, so dass die Gefahr einer übermässigen Schwächung des Laminats ausge-15 schlössen wird.

Das Faltlinienmuster gemäss Fig. 4 unterscheidet sich von demjenigen nach Fig. 3 nur darin, dass die Faltlinie 8 auf einer Strecke unterbrochen wurde, deren Länge praktisch derjenigen der Entlastungslinie 10 entspricht. Auf diese 20 Weise erhält man höchstens zwei nebeneinander herlaufende Linien, wodurch das Risiko der Rissbildung stark vermindert wird. Auch können bei dieser Anordnung sowohl die Faltlinien als auch die Entlastungslinien gleichzeitig eingedrückt werden, was bei der Herstellung selbstverständ-25 lieh von Vorteil ist.

Gemäss dem beschriebenen Verfahren wird das bisher ungelöste Problem der sich kreuzenden oder konvergierenden 180°-Faltungen wirksam gelöst. Die vorgeschlagene Anordnung ist einfach, billig und gestattet es, Einsparungen 30 zu machen, da die Ansprüche an die Materialqualität verringert werden können und der verbleibende Teil der Packungsoberfläche beträchtlich geringeren Beanspruchungen unterworfen ist.

v

1 Blatt Zeichnungen

Claims

641418

1. Beschichtetes Verpackungsmaterial mit Faltlinien zwecks Umformung zur Verpackungsbehältern, dadurch gekennzeichnet, dass in demjenigen Bereich des Verpackungsmaterials, in welchem Faltungen des Behälters konvergieren oder einander kreuzen, mindestens eine Faltlinie (8) durch eine Entlastungslinie (9, 10) ersetzt oder ergänzt ist.

2. Verpackungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beidseits einer Faltlinie (8) oder deren gedachter Verlängerung eine Entlastungslinie (9) angeordnet ist.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Verpackungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlastungslinie

(9, 10) in unmittelbarer Nähe der Faltlinie (8) liegt und auch in deren Hauptrichtung verläuft.

4. Verpackungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlastungslinien (9, 10) praktisch zu der Faltlinie parallel verlaufen.

5. Verpackungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei zwei Faltungen sich kreuzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlastungslinie (9, 10) längs derjenigen Faltlinie (8) angeordnet ist, welche bei der Umformung des Verpackungsmaterials zuletzt verwendet wird.

6. Verfahren zur Herstellung des Verpackungsmaterials nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlastungslinien (9, 10) nach den Faltlinien (8) eingeformt werden.