CH690268A5 - Verfahren zur Herstellung von Verpackungen oder Verpackungsteilen sowie im Verfahren hergestellter Zuschnitt als Zwischenprodukt. - Google Patents

Description

  
 



  Die Erfindung liegt im Bereich der Verpackungsindustrie und bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des ersten unabhängigen Patentanspruchs, welches Verfahren zur Herstellung von Verpackungen oder Verpackungsteilen durch Thermoformung entsprechender Zuschnitte dient, insbesondere zur Herstellung von mehrschichtigen Verpackungen oder Verpackungsteilen, welche mindestens eine Schicht enthalten, die eine spezifische Funktion hat, z.B. eine Sperrschicht. Im Weiteren bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens und auf Verpackungen und Verpackungsteile, welche nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellt sind. 



  Viele Verpackungen werden durch Thermoformung entsprechender Zuschnitte aus thermoplastischen Materialien hergestellt. Soll die Verpackung aus einer Vielzahl von Schichten bestehen, welche verschiedene Funktionen haben, bestehen die Zuschnitte meist aus einem vielschichtigen flächigen Material, welches z.B. durch Coextrusion oder Lamination hergestellt ist und welches alle benötigten Schichten enthält. Solche Schichten sind beispielsweise  äussere Schichten aus Polyethylen oder Polypropylen, welche der Verpackung die notwendige mechanische Stabilität verleihen (tragende Schichten) und innere Schichten, welche spezifische Funktionen haben (funktionale Schichten), wie z.B. Sperrfunktionen zur Verbesserung der Dichte der Verpackung betreffend Aromen (Aromasperrschicht), betreffend Gasverlust oder -austausch (Gassperrschicht) oder betreffend Licht (Lichtsperrschicht).

   Weitere Schichten können Adhesivschichten sein, welche die Haftung zwischen tragenden und funktionalen Schichten verbessern und/oder Oberflächenschichten, welche als Verbindungsschichten (z.B. Schweissschichten) dienen. 



  Die Schichten, welche eine spezifische Funktion, wie beispielsweise eine Sperrfunktion haben, bestehen meist aus teurerem Material als die tragenden Schichten. Gassperrschichten bestehen beispielsweise aus Ethylen-Vinyl-Alkohol-Copolymer (EVOH), welches Material nicht nur teuer ist sondern auch einen Fremdkörper in der Verpackung darstellt, der möglicherweise Probleme beim Recycling verursacht. Aus diesen Gründen ist es eines der Ziele der Entwicklung, die Dicke solcher Schichten, z.B. Sperrschichten, auf die minimal für die spezifische Funktion erforderliche Dicke zu reduzieren. 



  Bekannte Verfahren zur Herstellung von Verpackungen durch Herstellung von flächigem vielschichtigem Material und nachfolgender Thermoformung dieses Materials oder von entsprechenden aus diesem Material gestanzten Zuschnitten haben solange befriedigende Resultate, als die Dicke der fertigen thermogeformten Verpackung klein ist und solange diese Dicke mehr oder weniger uniform ist, d.h. solange die fertige Verpackung eine im wesentlichen einheitliche Wandstärke aufweist. Variiert die Dicke der mittels Thermoformung herzustellenden Verpackung in verschiedenen Bereichen der Verpackung, werden zumindest die dickeren Bereiche der Verpackung Schichten  enthalten, deren Dicke nicht nur durch ihre Funktion bestimmt ist, sondern vielmehr auch durch das Herstellungsverfahren. 



  Kunststoffflaschen für Getränke werden beispielsweise aus einem mittleren zylindrischen Teil und einem Ober- und einem Unterteil, welche an den zylindrischen Teil geschweisst werden, hergestellt. Der zylindrische Teil wird mit Vorteil aus einem flächigen vielschichtigen Material mittels Zusammenschweissen zweier einander gegenüberliegender Kanten eines flachen Zuschnitts gefertigt. Ober- und Unterteil werden durch Thermoformung von Zuschnitten desselben Materials gefertigt. Der obere Teil weist einen Halsbereich mit Gewinde um einen Ausguss herum auf, auf welchen Halsbereich nach Füllen der Flasche ein Deckel mit Gewinde geschraubt wird. Dieser Halsbereich muss, um über eine zureichende mechanische Stabilität zu verfügen, eine Wandstärke von ca. 1,2 mm aufweisen. Für den Rest des Oberteils, für den Unterteil und für den zylindrischen Teil ist eine Dicke von ca.

     0,6 mm ausreichend. 



  Der Oberteil einer solchen Flasche illustriert die oben besprochenen Probleme, die auftreten bei der Herstellung von Verpackungen oder Verpackungsteilen mit variierenden Wandstärken und mit mindestens einer Schicht, welche für eine spezifische Funktion mindestens von einer gegebenen Minimaldicke sein muss und welche aus meist ökonomischen Gründen nicht dicker sein sollte als diese Minimaldicke. Bei der oben beschriebenen Flasche ist diese Schicht eine Gassperrschicht, welche meist aus Ethylen-Vinyl-Alkohol-Copolymer (EVOH) besteht. Für eine befriedigende Sperrfunktion muss eine solche Schicht eine Dicke von mindestens 10  mu m aufweisen. Aus ökonomischen Gründen sollte diese Schicht nicht dicker oder zumindest nicht wesentlich dicker als 10  mu m sein. 



  Gemäss dem Stand der Technik wird ein Stück in der Art des oben beschriebenen Flaschenoberteils mittels Thermoformung hergestellt:
 - aus einem flachen Zuschnitt eines flächigen vielschichtigen Materials mit einer homogenen Dicke von ca. 1,2 mm, welches Material z.B. mittels Coextrusion hergestellt worden ist oder
 - aus einem flachen Rohling mit Bereichen verschiedener Dicke (maximale Dicke 1,2 mm), welcher Rohling in einem Spritzgiessverfahren hergestellt worden ist. 



  Da Ethylen-Vinyl-Alkohol-Copolymer (EVOH) ein Material ist, welches eher steif und schlecht fliessend ist, ist es bekannt, dass für eine problemlose Coextrusion die EVOH-Schicht in einem vielschichtigen Material mindestens 3% der Materialdicke ausmachen muss. Dies bedeutet, dass in dem 1,2 mm dicken, flächigen Material des zum Oberteil der Flasche zu formenden Zuschnitts die EVOH-Schicht eine Dicke von ca. 35  mu m aufweist. Dies führt dann dazu, dass in denjenigen Bereichen des Flaschenoberteils, welche die Dicke beibehalten (Halsteil), die Sperrschicht mehr als drei mal dicker ist, als für die Sperrfunktion notwendig ist.

   Um diesen Nachteil zu verhindern, kann das flächige Material des Zuschnitts hergestellt werden durch Laminieren eines dünneren, flächigen Materials, welches eine Gassperrschicht von der gegebenen minimalen Dicke oder einer etwas grösseren Dicke enthält, auf ein dickeres Material, das die tragende Schicht darstellt und keine Sperrschicht enthält. 



  Weist die aus dem flächigen Material herzustellende Verpackung Bereiche mit unterschiedlichen Dicken auf, muss in denjenigen Bereichen, die dünner sein sollen als die ursprüngliche Materialdicke, das flächige Material gestreckt werden. Dasselbe gilt auch für die Sperrschicht im inneren des Materials. 



  Daher haben, gemäss der ursprünglichen Dicke der Sperrschicht, entweder die Bereiche mit verringerter Dicke eine zu dünne Sperrschicht oder die Bereiche, die die ursprüngliche Dicke beibehalten, eine zu dicke Sperrschicht. Ein weiterer Nachteil der Herstellung aus Zuschnitten ist der anfallende Abfall. Besonders gross ist der Anteil von Abfall bei Verpackungen die aus kreisförmigen Zuschnitten hergestellt werden, welche aus dem flächigen Material gestanzt werden müssen (ca. 50% Abfall). Dieser Nachteil fällt weniger ins Gewicht, wenn die Zuschnitte direkt vom Hersteller des flächigen Materials hergestellt werden und die Abfälle direkt wieder in die Coextrusion hinein verwertet werden können. 



  Um mittels Spritzgiessen einen flachen Rohling herzustellen, muss das Material für die Sperrschicht (z.B. EVOH) mit den anderen Materialien zusammen, als eine die ganze Fläche des Rohlings deckende Schicht, zwischen diese Materialien (tragende Materialien) gespritzt werden. Um das zu erreichen ohne die Gefahr, dass grosse Lücken in der EVOH-Schicht entstehen, muss diese Schicht eine Dicke von ca. 25  mu m aufweisen, was wiederum, zumindest für die Bereiche des Oberteils, welche die gleiche Dicke wie der Rohling aufweisen, 2,5 mal mehr ist, als die Sperrfunktion es erfordert. Im weiteren wird es in diesem Fall wenig oder gar kein Haftvermögen zwischen der EVOH-Schicht und dem tragenden Material geben, ausser wenn ein sehr teures Material für die tragende Schicht verwendet wird.

   Ein besseres Haftvermögen könnte erreicht werden, mittels Verwendung einer fünffachen Einspritzsequenz, um Adhäsionsschichten zwischen EVOH und die tragenden Schichten zu bringen. Ein solcher Vorgang ist technisch sehr kompliziert und es sind keine entsprechenden, befriedigenden Resultate bekannt. Ein Mangel an Haftvermögen zwischen EVOH und den tragenden Schichten kann jedoch Durchleitungen für Gase darstellen. Im Weiteren kann ein Mangel an Haftvermögen, auch wenn das Material perfekt geschichtet ist, dazu führen, dass sich  das EVOH an den exponierten Kanten von den anderen Schichten trennt und daher das fertige Stück aufgrund dieser Trennung unbrauchbar wird. 



  Der Vorteil des Spritzgiessverfahrens gegenüber dem erstgenannten Verfahren besteht in der Tatsache, dass weniger Abfall anfällt und wiederverwertet werden muss. 



  Es ist nun die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von vielschichtigen Verpackungen aufzuzeigen, insbesondere für Verpackungen mit mindestens einer Schicht, welche eine spezifische Funktion hat und, um diese Funktion erfüllen zu können, eine gegebene minimale Dicke aufweisen muss. Das erfindungsgemässe Herstellungsverfahren soll einen Thermoformungsschritt miteinbeziehen. Das erfindungsgemässe Verfahren soll in einem wesentlich grösseren Mass als bisher bekannte Verfahren ermöglichen, dass die genannte funktionale Schicht oder Schichten in der gegebenen minimalen Dicke herstellbar ist, ungeachtet der gesamten Wandstärke des fertigen Stücks. 



  Diese Aufgabe wird gelöst durch das in den Patentansprüchen definierte Verfahren. 



  Die Grundidee des erfindungsgemässen Verfahrens ist es, einen thermoformbaren Zuschnitt in den folgenden zwei Schritten herzustellen: erstens wird ein flächiges Material hergestellt, welches die mindestens eine spezifische Schicht mit der gegebenen minimalen oder einer etwas grösseren Dicke enthält; zweitens wird dieses flächige Material in eine Giessform gebracht, in welche weiteres thermoplastisches Material gespritzt wird, um zusammen mit dem flächi gen Material einen im wesentlichen flachen Zuschnitt zu bilden. Dieser Zuschnitt wird dann in einem dritten Verfahrensschritt zu einem fertigen Stück thermogeformt, z.B. dem oben beschriebenen Oberteil einer Flasche oder einem Stück, welches in weiteren Schritten zu einer Verpackung oder einem Verpackungsteil verarbeitet wird. 



  Das erfindungsgemässe Verfahren und die der Erfindung gemäss hergestellten Verpackungen sind in Verbindung mit den folgenden Figuren beschrieben. Dabei zeigen: 
 
   Fig. 1 Zwischenprodukte und Produkte der aufeinanderfolgenden Schritte des erfindungsgemässen Verfahrens zur Herstellung eines Oberteils für eine Plastikflasche als beispielhafter Verpackungsteil; 
   Fig. 2 in sehr schematischer Darstellung eine Vorrichtung für den Spritzgiessschritt des erfindungsgemässen Verfahrens; 
   Fig. 3 in grösserem Massstab einen Querschnitt eines beispielhaften thermoformbaren Zuschnitts für den Oberteil einer Flasche. 
 



  Fig. 1 zeigt, am Beispiel des oben erwähnten Flaschenoberteils, untereinander die Zwischenprodukte, hergestellt in aufeinanderfolgenden Schritten des erfindungsgemässen Verfahrens, sowie das aus diesem Verfahren resultierende fertige Produkt. 



  Das Produkt des ersten Verfahrensschrittes ist ein quasi endloses, flächiges Material 10, hergestellt beispielsweise mittels Coextrusion. Das flächige Material muss folgende Bedingungen erfüllen:
 - Es enthält mindestens eine Schicht mit einer spezifischen Funktion, welche Schicht die erforderliche durch ihre spezifische Funktion gegebene minimale Dicke hat oder eine Dicke, welche um einen Faktor grösser ist als die notwendige Minimaldicke, welcher Faktor im Wesentlichen der Flächenzunahme des Thermoformungsschritts entspricht.
 - Es ist mechanisch gesehen von ausreichender Stärke, um als Transportmittel im Spritzgiessschritt verwendet werden zu können.
 - Es ist von ausreichender Wärmebeständigkeit, um den Spritzgiessschritt ohne permanente Veränderung durchlaufen zu können.
 - Es weist mindestens eine Oberflächenschicht auf,

   welche im Spritzgiessschritt mit dem einzuspritzenden Material eine feste Haftverbindung ergibt, d.h. es besteht beispielsweise aus einem Polymer, welches auf dem gleichen Monomer basiert wie das thermoplastische, auf das flächige Material zu giessende Material.
 - Es ist so dünn wie möglich, um die Abfallmenge minimal zu halten. 



  Das Produkt des zweiten Verfahrensschrittes (Spritzguss) ist eine quasi endlose Bahn 20 von flächigem Material 10, an welcher zumindest auf der einen Seite im Wesentlichen flache Spritzgussteile 21 haften, welche Bereiche von variierender Dicke aufweisen. Die gezeigten Spritzgussteile 21 sind kreisförmig und weisen einen dickeren, zentralen Bereich und einen dünneren, äusseren oder peripheren Bereich auf. Es ist auch möglich auf beiden Seiten des flächigen Materials thermoplastisches Material einzuspritzen. 



  Nach dem Spritzgiessen können Zuschnitte 30 aus der quasi endlosen Bahn 20 ausgestanzt werden. Diese Zuschnitte 30 bestehen aus dem Spritzgussteil 21, dessen eine, ebene Oberfläche vom flächigen Material 10 bedeckt ist, oder aus zwei Spritzgussteilen, die einander gegenüberliegend an beiden Seiten des flächigen Materials haften. In beiden Fällen dehnt sich das flächige Material über die ganze Fläche des Zuschnitts aus. 



  Das Ausstanzen der Zuschnitte aus dem flächigen Material 20 nach dem Spritzgiessschritt ist besonders dann vorteilhaft, wenn das Material während der Verarbeitung transportiert werden muss. Der Transport der ausgestanzten, im Wesentlichen flachen Zuschnitte 30 ist vorteilhafter als derjenige des flächigen Materials 20 mit Spritzgussteilen oder der fertigen thermogeformten Verpackungen (40 oder 50), da erstens der Abfall des flächigen Materials an einem Ort (Ort des Spritzgiessens) bleibt, wo er wiederverwertet werden kann, und zweitens die flachen Zuschnitte 30 beim Transportieren weniger Raum einnehmen, als die eher sperrigen fertigen Verpackungen oder Verpackungsteile. 



  Bei dem in Fig. 1 gezeigten Zuschnitt 30 haben das ausgestanzte, flächige Material 10 und der Spritzgussteil 21 im Wesentlichen dieselbe Grösse. Dies  ist keine Bedingung. Zuschnitt 30 kann um den Spritzgussteil 21 herum einen Rand von flächigem Material aufweisen, welcher Rand als eine Art Flansch beim Zusammenschweissen des Verpackungsteils mit einem anderen Verpackungsteil verwendet werden kann. 



  Das Produkt des dritten Verfahrensschrittes (Thermoformung) ist die thermogeformte Verpackung 40, welche das flächige Material 10 mit Vorteil auf ihrer konkaven Oberfläche 10 trägt. Ist der thermogeformte Verpackungsteil wie gezeigt der Oberteil einer Flasche, weist er einen Halsbereich 41 mit Gewinde auf, gebildet aus dem dickeren, zentralen Bereich des Zuschnitts. Der Ausguss ist noch geschlossen. 



  Nach der Thermoformung können weitere Schritte folgen, um die thermogeformte Verpackung 40 zu vollenden, z.B. durch Beschneiden, um aus der thermogeformten Verpackung 40 den fertigen Flaschenoberteil 50 mit einer Ausgussöffnung herzustellen. 



  Der Abfall, welcher bei der Anwendung des in Fig. 1 beschriebenen, erfindungsgemässen Verfahrens anfällt, ist im Vergleich zu demjenigen, welcher beim Ausstanzen von Zuschnitten aus einem dicken flächigen Material anfällt, flächenmässig gleich gross, seine Dicke ist jedoch wesentlich geringer. 



  Im Folgenden sind Varianten des oben beschriebenen Verfahrens mit den aufeinanderfolgenden Schritten Coextrusion, Spritzgiessen, Ausstanzen, Thermoformen und Beschneiden aufgezeigt: 
 - Der Ausstanzschritt wird erst nach der Thermoformung ausgeführt, d.h. die quasi endlose Bahn mit den daran haftenden Spritzgussteilen wird fortlaufend in eine Thermoformungsvorrichtung eingespeist, in welcher Vorrichtung die quasi endlose Bahn zu einer quasi endlosen Bahn von thermogeformten Verpackungen oder Verpackungsteilen verarbeitet wird. Die thermogeformten Verpackungsteile werden nach der Thermoformung oder gar nach zusätzlichen Schritten (z.B. Beschneiden, Füllen, Verschliessen etc.) aus dem flächigen Material gestanzt.

   Diese Verfahrensvariante ist dann vorteilhaft, wenn zumindest die Spritzgiessschritte, die Thermoformung und das Ausstanzen am selben Ort ausgeführt werden, sodass der Abfall des flächigen Materials zur Wiederverwertung in den Spritzgiessschritt zurückgeführt werden kann.
 - Der Schritt, in dem der thermogeformte Teil beschnitten wird, fällt weg, d.h. der Zuschnitt und das fertige Produkt sind derart ausgebildet, dass das fertige Produkt lediglich durch Thermoformung aus dem Zuschnitt hergestellt werden kann. Bei der Herstellung von Flaschenoberteilen bedeutet dies, dass der Zuschnitt in seiner Mitte ein Loch aufweisen muss.

   Dieses Loch muss beim Spritzgiessschritt ausgespart und entweder vor oder nach dem Spritzgiessschritt aus dem flächigen Material ausgestanzt werden.
 - Das flächige Material weist über seine Breite nicht einen sondern eine Vielzahl von gleichen Spritzgussteilen auf. 



  Fig. 2 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens, insbesondere den Spritzgiessschritt und den Ausstanzschritt zur Herstellung der im Wesentlichen flachen Zuschnitte 30 aus einem quasi endlosen flächigen Material 10. 



  Das flächige Material 10 wird von einer Rolle 60 in eine Spritzgiessvorrichtung 70 gespeist. Die Spritzgiessvorrichtung 70 besteht im Wesentlichen aus einem ersten und einem zweiten Giessformteil 71 und 72, welche gegeneinander bewegbar sind (Doppelpfeile A) zum \ffnen und Schliessen eines Giessraumes 73 zwischen den zwei Giessformteilen. Der Giessraum 73 ist im Giessformteil 72 ausgebildet, welcher Giessformteil auch eine Einspritzdüse 74 aufweist, während der erste Giessformteil 71 gegen den zweiten Giessformteil hin eine flache Oberfläche aufweist. Das flächige Material 10 wird bei geschlossener Position der Giessformteile 71 und 72 und beim Einspritzen des thermoplastischen Polymermaterials in den Hohlraum 73 auf diese flache Oberfläche gepresst. 



  Das aus der Spritzgiessvorrichtung 70 austretende, flächige Material 20 weist auf einer Oberfläche regelmässig beabstandete Spritzgussteile 21 auf. Das Material wird dann auf einer geraden Linie zu einer Transportvorrichtung 80 geführt, welche Transportvorrichtung eine angetriebene Walze 81 mit einem regelmässigen, vieleckigen Querschnitt (z.B. sechseckig) aufweist, wobei die Länge der einzelnen Seiten dieses Querschnitts der regelmässigen Beabstandung der Spritzgussteile 21 auf dem flächigen Material 20 entspricht. Der Abstand zwischen Spritzgiessvorrichtung 70 und Walze 81 entspricht einem vielfachen dieser Beabstandung (in der Figur die zweifache Beabstandung). 



  Zwei Klemmmittel 82 und 83 arbeiten koordiniert mit der Walze 81. Diese Klemmmittel sind von der Walze weg und auf sie zu bewegbar (Doppelpfeile B), d.h. sie können in eine gegen die Walze klemmende Position (Klemmposition) und in eine von der Walze beabstandete Ruheposition gebracht werden. Abgesehen von dieser Bewegung ist eines der Klemmmittel 82 stationär, das andere (83) in Klemmposition zusammen mit der Drehung der Walze 81 und in Ruheposition in die andere Richtung schwenkbar (Doppelpfeil C). 



  Von der Transportvorrichtung 80 aus wird die aus dem flächigen Material 10 und den daran haftenden Spritzgussteilen 21 bestehende quasi endlose Bahn 20 zu einer Ausstanzvorrichtung 90 geführt. Diese Vorrichtung weist ein Stanzmesser 91 auf, das die Form der aus der endlosen Bahn 20 auszustanzenden Zuschnitte hat und das von einer Kante 92 weg und auf sie zu bewegbar ist (Doppelpfeil D), wobei die Kante 92 dieselbe Form hat wie das Stanzmesser 91 und als Gegenmesser dient. Von der Ausstanzvorrichtung 90 aus wird der Abfall an flächigem Material mit Vorteil in einen Shredder (nicht dargestellt) geführt und das zerkleinerte Material z.B. durch Rückspeisung in die Spritzgiessvorrichtung 70 wiederverwertet. 



  Der Betrieb der Vorrichtung gemäss Fig. 2 läuft wie folgt ab. Das flächige Material 10/20 wird mittels Transportvorrichtung 80 von einer Rolle 60 in getakteter Weise durch die Spritzgiessvorrichtung 70 transportiert. Ein Takt umfasst dabei die folgenden Vorgänge: Material in den Giessraum 73 einspritzen, eingespritztes Material zureichend abkühlen lassen, Giessraum öffnen (Pfeile A), zweites Klemmmittel 83 in die Klemmposition bringen (Pfeil B), erstes Klemmmittel in die Ruheposition bringen (Pfeil B), Walze 81 zusammen mit dem zweiten Klemmmittel 83 um einen Winkel von 60 DEG  drehen, wobei der gegossene Teil 21 aus dem Giessraum 73 entfernt und der nächste Teil des flächigen Materials zwischen die Giessformteile gebracht wird, Giessform schliessen (Pfeile A), erstes Klemmmittel 82 in Klemmposition bringen (Pfeil B), zweites Klemmmittel 83 in Ruheposition bringen (Pfeil B),

   zweites Klemmmittel um 60 DEG  (Pfeil C) drehen. 



  Es ist dafür zu sorgen, dass das flächige Material zwischen der Rolle 60 und der Transportvorrichtung 80 zumindest leicht gespannt ist. Nur unter Spannung wird das flächige Material 10 automatisch genau auf die Oberfläche des  Giessformteils 71 gebracht und nur unter Spannung kann das flächige Material verhindern, dass die aus der Giessform austretenden Spritzgussteile 21 sich werfen und dadurch permanent deformiert werden. Aufgrund dieser deformationsverhindernden Wirkung des flächigen Materials kann die Taktdauer des beschriebenen Spritzgiessschrittes im Vergleich zu einem gewöhnlichen Spritzgiessschritt, bei dem das gegossene Stück mittels eines in die Giessform eingebauten Auswurfmittels ausgestossen wird, bedeutend verkürzt werden.

   Diese Verringerung der Taktdauer wird durch die stabilisierende Wirkung des flächigen Materials auf das gegossene Stück ermöglicht, welche Wirkung zulässt, dass das gegossene Stück in einem noch ziemlich warmen, ohne Stabilisierungsmittel deformationsempfindlichen Zustand aus der Giessform ausgebracht werden kann. 



  Eine weitere Transportvorrichtung (in der Figur nicht gezeigt) transportiert das flächige Material von Walze 81 in derselben getakteten Weise durch die Ausstanzvorrichtung 90. Stanzmesser 91 wird bei jedem Takt für einen Ausstanzvorgang (Doppelpfeil D) auf Kante 92 zu und von ihr weg bewegt. Die ausgestanzten Zuschnitte werden darunter gesammelt. 



  Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch einen Teil eines Zuschnittes 30 zur Herstellung eines Oberteils einer oben besprochenen Kunststoffflasche in einem grösseren Massstab. Dieser Zuschnitt weist einen dickeren, zentralen Bereich 31 und einen dünneren, peripheren Bereich 32 auf. 



  Der Zuschnitt 30 besteht aus einem seine eine Oberfläche bedeckenden, flächigen Teil 10 und einem Spritzgussteil 21. 



  Der Spritzgussteil 21 besteht aus einem thermoformbaren und spritzgiessbaren Material, welches z.B. einer der drei folgenden Gruppen angehört:
 - Polyolefin-Homopolymer oder -Copolymer, Gemisch aus Polyolefin-Homopolymeren, Gemisch eines Polyolefin-Copolymers und eines Homopolymers oder Gemisch von Polyolefin-Copolymeren,
 - Polyester wie beispielsweise Polyethylen-Terephthalat oder Polyester-Copolymer oder Gemisch von Polyester-Homo- und Copolymeren,
 - Polyvinylchlorid, Vinyl-Copolymere oder Gemische von diesen,
 - Polyamide, Copolyamide oder Gemische von diesen. 



  Im Prinzip kann der Spritzgussteil aus irgend einem thermoplastischen Material hergestellt werden, welches Material in den verschiedenen für flächige Extrusion (für die Herstellung des flächigen Materials) und Spritzguss (für die Herstellung des Spritzgussteils) benötigten Formen existiert und für welches diese verschiedenen Formen einander zureichend verträglich sind, um unter den Bedingungen des Spritzgiessschrittes eine verschmolzene Verbindung zu bilden. In all diesen Fällen kann der Spritzgussteil entweder massiv oder geschäumt sein. 



  Der flächige Teil 10 besteht aus einem typischerweise fünfschichtigen flächigen Material:
 - eine mittlere Sperrschicht 1 aus Ethylen-Vinyl-Alkohol-Copolymer von 10  mu m Dicke, 
 - eine Verbindungsschicht 2 aus einem ersten mit dem Material des Spritzgussteils verträglichen Polyolefin (oder aus einem anderen thermoplastischen Material, welches mit dem Material des Spritzgussteils verschmelzbar ist), welche Verbindungsschicht diejenige Oberfläche des flächigen Materials bildet, welche in Berührung mit dem Spritzgussteil 21 steht und eine Dicke von 5 bis 15  mu m aufweist.
 - eine Oberflächenschicht 3 (beispielsweise Schweissschicht) aus dem ersten Polyolefin oder einem zweiten Polyolefin (oder anderem thermoplastischem Material), welche die andere Oberfläche des flächigen Materials bildet und eine Dicke von 10 bis 50  mu m aufweist,

  
 - eine erste Adhesivschicht 4 zwischen der Sperrschicht 1 und der Verbindungsschicht Schicht 2 von einer Dicke von 3 bis 5  mu m, bestehend aus einem Adhesiv zur Haftverbesserung zwischen EVOH und dem ersten Polyolefin der Verbindungsschicht 2, z.B. ein Pfropfpolyolefin ausgewählt auf Grund seiner Verträglichkeit mit dem ersten Polyolefin und
 - eine zweite Adhesivschicht 5 zwischen der Sperrschicht 1 und der Oberflächenschicht 3 von einer Dicke von 3 bis 5  mu m, bestehend aus einem Adhesiv zur Haftverbesserung zwischen EVOH und dem die Oberflächenschicht 3 bildenden Polyolefins, ausgewählt auf Grund seiner Verträglichkeit mit dem Polyolefin dieser Oberflächenschicht. 



  Der flächige Teil 10 des Zuschnittes 30 weist daher eine Dicke von 31 bis 75  mu m auf. Der Spritzgussteil 21 weist in den dünneren Bereichen eine Dicke von ca. 0,55 mm, in den dickeren Bereichen von ca. 1,15 mm auf. 



  Flächiges Material mit mehr oder weniger als fünf Schichten ist möglicherweise für spezifische Anwendungen erforderlich. Beispielsweise, wenn die funktionale Schicht aus einem amorphen Polyester-Copolymer besteht, beispielsweise aus Selar PT (Marke von DuPont) und die Oberflächenschichten aus Polyethylenterephthalat, könnten drei Schichten ausreichen. In anderen Fällen, wenn zwei funktionale Schichten oder zwei Schichten desselben funktionalen Materials erwünscht sind, können sechs oder sieben Schichten erforderlich sein. Solches Material kann kommerziell extrudiert werden. 



  Das flächige Material wird derart in die Giessform gebracht, dass die Oberflächenschicht 3 der flachen Seite der Giessform anliegt und die Verbindungsschicht 2 der Seite mit der Vertiefung und der Einspritzdüse zugewandt ist. Es kann gezeigt werden, dass das oben beschriebene flächige Material zusammen mit dem eingespritzten Schaum- oder kompakten Material eine stabile Verbindung bildet und dass besagtes Material stark genug ist, um zu verhindern, dass der gegossene Teil sich beim Ausführen aus der Giessform in einem noch warmen Zustand verwirft. 



  Um die Dicke der Sperrschicht 1 zu vergrössern, kann es vorteilhaft sein, zwei flächige Materialien zu verwenden anstatt ein flächiges Material mit einer dickeren Sperrschicht herzustellen. Während des Spritzgiessschrittes wird nicht nur der Spritzgussteil fest mit dem flächigen Material, sondern werden auch zwei flächige Materialien von 30 bis 70  mu m Dicke fest miteinander verbunden. Für eine Verfahrensvariante mit doppelt geführtem, flächigem Material werden zwei flächige Materialien derart zusammengebracht, dass die beiden Oberflächenschichten einander gegenüberliegen, oder das verwendete flächige Material weist anstelle einer Oberflächenschicht eine zweite Verbindungsschicht auf 

Claims (15)

1. Verfahren zur Herstellung von vielschichtigen Verpackungen (50) oder Verpackungsteilen durch Thermoformung, welche Verpackungen oder Verpackungsteile Bereiche mit verschiedenen Wandstärken und mindestens eine Schicht mit einer spezifischen Funktion haben, welche Funktion eine gegebene minimale Dicke der Schicht erfordert, wobei in einem ersten Verfahrensschritt ein vielschichtiges, flächiges Material (10) hergestellt wird, welches Material (10) die mindestens eine Schicht mit der spezifischen Funktion enthält, wobei in einem zweiten Verfahrensschritt das vielschichtige, flächige Material (10) in einen Giessraum gebracht wird und thermoplastisches Material in den Giessraum gespritzt wird, derart, dass ein mit dem flächigen Material (10) verbundener Spritzgussteil (21) entsteht, wobei in einem dritten Verfahrensschritt das flächige Material (10)

und der damit verbundene Spritzgussteil (21), die zusammen einen Zuschnitt (30) bilden, zu einer Verpackung oder einem Verpackungsteil thermogeformt wird und wobei der Spritzgussteil (21) aus einem ersten thermoplastischen Material besteht und das flächige Material an mindestens einer Oberfläche eine Verbindungsschicht (2) aus einem zweiten thermoplastischen Material aufweist und das erste und das zweite thermoplastische Material derart gewählt sind, dass sie zusammen eine verschmolzene Verbindung bilden können, dadurch gekennzeichnet, dass der Spritzgussteil Bereiche grösserer Dicke und Bereiche kleinerer Dicke aufweist, welche Bereiche im Spritzgussteil derart angeordnet sind, dass beim Thermoformen aus Bereichen grösserer Dicke dickere und aus Bereichen kleinerer Dic ke dünnere Wandbereiche der Verpackung oder des Verpackungsteils entstehen.

2.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite thermoplastische Material ein Polymer ist, welches auf dem Hauptmonomer des ersten thermoplastischen Materials basiert.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige Material (10) durch Coextrusion hergestellt ist und die Form einer quasi endlosen Bahn aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die quasi endlose Bahn in getakteter Weise durch einen Giessraum (73) geführt wird, in welchen Giessraum (73) das zweite thermoplastische Material in derselben getakteten Weise gespritzt wird, derart, dass die Spritzgussteile (21) in regelmässigen Abständen auf die quasi endlose Bahn von flächigem Material (10) gegossen werden und durch die quasi endlose Bahn von flächigem Material (10) aus dem Giessraum (73) entfernt werden.

5.

Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige Material (10) mit einer Oberfläche einen flachen Wandteil des Giessraumes (73) positioniert wird und dass das thermoplastische Material auf die andere Oberfläche des flächigen Materials gespritzt wird, welche andere Oberfläche mindestens eine Verbindungsschicht trägt.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die quasi endlose Bahn von flächigem Material (10), wenn sie durch den Giessraum (73) geführt wird, gespannt ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Spritzgiessen und nach einer zureichenden Kühlung Zuschnitte (30) ausgestanzt werden, welche je aus einem mit flächigem Material (10) verbundenen Spritzgussteil (21) bestehen.

8.

Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine quasi endlose Bahn (20) aus flächigem Material (10) und damit in regelmässigen Abständen verbundenen Spritzgussteilen (21) in eine Thermoformungsvorrichtung geführt wird und dass die thermogeformten Verpackungen (40) aus dieser quasi endlosen Bahn gestanzt werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Verfahrensschritt zwei übereinander angeordnete, flächige Materialien (10) in den Giessraum geführt werden, wobei die beiden sich berührenden Oberflächenschichten der zwei flächigen Materialien im Wesentlichen aus demselben Material bestehen.

10.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht mit der spezifischen Funktion eine Gassperrschicht (1) ist, welche aus Ethylen-Vinyl-Alkohol-Copolymer besteht und dass das vielschichtige flächige Material (10) diese Schicht in einer Dicke von 10 mu m enthält.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Spritzgussteil (21) aus einem geschäumten oder einem kompakten thermoplastischen Material besteht.

12.

Thermoformbarer Zuschnitt als Zwischenprodukt des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, welcher thermoformbare Zuschnitt im Wesentlichen flach ist, Bereiche grösserer Dicke und Bereiche kleinerer Dicke aufweist und mindestens eine flache Oberfläche aufweist und dass er aus einem Spritzgussteil (21) und einem flächigen Teil (10) besteht, wobei der flächige Teil (10) die flache Oberfläche des Spritzgussteils (21) bedeckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche grösserer bzw. kleinerer Dicke derart im Zuschnitt angeordnet sind, dass sie beim Thermoformen des Zuschnittes zu Bereichen grösserer bzw. kleinerer Wandstärke werden.

13. Zuschnitt nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass er kreisförmig ist und aus einen dickeren zentralen Bereich (31) und einen dünneren peripheren Bereich (32) aufweist.

14.

Zuschnitt nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der flächige Teil (10) im Wesentlichen dieselbe Grösse aufweist wie der Spritzgussteil (21).

15. Zuschnitt nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der flächige Teil (10) einen Rand um den Spritzgussteil (21) herum bildet.