DE10144744B4

DE10144744B4 - Verfahren zur Herstellung eines Kartonzuschnitts zur Bildung eines Behälters für Flüssigkeiten sowie Maschine zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE10144744B4
Application number: DE10144744A
Authority: DE
Original assignee: Kohmann GmbH and Co Kg Maschinenbau
Current assignee: Kohmann GmbH and Co Kg Maschinenbau
Priority date: 2001-09-11
Filing date: 2001-09-11
Publication date: 2005-08-25
Anticipated expiration: 2021-09-12
Also published as: DE10144744A1; WO2003022694A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Kartonzuschnitts (20) zur Bildung eines Behälters für Flüssigkeiten mit mindestens einen Durchbruch (7) in einer Wandung (2, 4) und einem auf der Innenseite der Wandung (2, 4) ringsum den Durchbruch (7) herum angesiegelten Fensterzuschnitt (8) aus einem transparenten Kunststoff, wobei
– ein Ansiegeln des Fensterzuschnitts (8) kontinuierlich auf den bei im wesentlichen gleichbleibender Geschwindigkeit vorlaufenden Kartonzuschnitt (20) erfolgt und
– das Ansiegeln des auf den Kartonzuschnitt (20) aufgelegten Fensterzuschnitts (8) mittels eines Siegelkopfes (25) erfolgt, der während des Siegelvorgangs gleichlaufend in Förderrichtung mit dem Fensterzuschnitt (8) und dem Kartonzuschnitt (20) mitbewegt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine entsprechende Maschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 2.

Häufig verwendete Getränkebehälter aus Karton sind quaderförmig mit quadratischem Grundriß und einer die Seitenlänge des Quadrats um das zwei- bis vierfache übersteigenden Höhe. Die Füllstandshöhe ändert sich im Laufe des Gebrauchs, ohne daß sie ohne besondere Maßnahmen von außen erkennbar wäre, weil der Karton eben undurchsichtig ist. Die Bestimmung des Restinhalts durch Hochheben des Behälters ist wenig verläßlich. Es wird daher ein Mittel gewünscht, welches bei stehendem Behälter, ohne ihn anfassen und anheben zu müssen, die Erkennung der Füllstandshöhe erlaubt.

Es ist bereits bekannt, in der Wandung des Behälters schmale vertikale transparente Zonen anzubringen, durch die die Füllstandshöhe sichtbar ist. Bei einer Ausführungsform wird die transparente Zone im Material der Wandung, d.h. im Karton angebracht, was jedoch einen erheblichen Aufwand bedeutet und die kontinuierliche Verarbeitung des Kartons erschwert.

Es ist auch bekannt, in dem Kartonzuschnitt einen Durchbruch anzubringen und diesen Durchbruch durch ein auf der Innenseite des Behälters mit Leim eingeklebtes Fenster aus einem Kunststoffzuschnitt zu verschließen. Diese Ausbildung findet sich bei Verpackungsbehältern für Gegenstände wie Spielzeug, Fotoapparate und dergleichen und für trockene Lebensmittel wie Nudeln.

Bei flüssigen Lebensmitteln wie Getränken kann ein Fenster jedoch nicht in der bekannten Weise mit Leim eingeklebt werden, da die Gefahr besteht, daß Bestandteile aus dem Leim herausgelöst werden und in das Getränk übergehen und der Leim lebensmittelrechtlich bedenklich ist. Bei der bekannten Ausführungsform wird daher das Fenster ohne Leim eingesiegelt, was natürlich siegelfähige Partner erfordert, d.h. es müssen sowohl das Kartonmaterial als auch das Fenstermaterial siegelfähig sein.

Bei einer nicht zum Stand der Technik gehörenden Verfahrensweise wird der Fensterzuschnitt im Stand aus einer Folienbahn ausgestanzt und mit einem innen an der Stanzlinie vorbeigeführten Siegelkopf mit der Innenseite des Kartonzuschnitts versiegelt. Der Kartonzuschnitt mit dem auf diese Weise angehefteten Fensterzuschnitt wird sodann um eine Zuschnittlänge weitertransportiert und wiederum angehalten. Sodann erfolgt eine zweite Siegelung, die die endgültige Verbindung bildet.

Das zweimalige Anhalten des Kartonzuschnitts ist einer kontinuierlichen Fertigung sehr hinderlich. Das Ausstanzen des Fensterzuschnitts aus einer breiteren Folienbahn hinterläßt ein Restgatter, welches Materialverlust bedeutet.

Aus der DE 16 11 630 A geht ein Behälter für Flüssigkeiten wie Milch oder Säfte hervor, bei dem die Fenster ohne Leim und ohne zweimaliges Anhalten des Kartonzuschnitts mit nur einem Siegelvorgang angebracht werden. Allerdings werden hierbei Streifen aus durchsichtigem Material aufgesiegelt, die sich über die ganze Ausdehnung des Zuschnitts erstrecken, während die Fenster ein wesentlich geringere Ausdehnung haben. Die Streifen sind also nicht an die Fensterdurchbrüche angepaßt, sondern so lang wie die Kartonzuschnitte, was einen überhöhten Verbrauch an dem transparenten Streifenmaterial bedeutet. Außerdem verursachen die sich über den ganzen Kartonzuschnitt erstreckenden Streifen wegen der zusätzlichen Dicke Dichtigkeitsprobleme an der Naht, die sich beim Zusammenfügen des aufgerichteten Kartonzuschnitts zu dem Behälter ergibt.

In der dem Oberbegriff zugrundeliegenden DE 39 20 484 A1 ist eine Fensterverpackung offenbart, die auch für flüssige Lebensmittel geeignet ist und bei der die Fenster in der Größe an die Fensterdurchbrüche angepaßt, d.h. nur um etwas mehr als die Breite des Siegelrandes größer als diese sind. Über die Anbringung der Fenster ist jedoch nichts ausgeführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Fertigung von Behältern, die mit mindestens einem Fenster zur Beobachtung des flüssigen Behälterinhalts ausgestattet sind, zu beschleunigen und zu verbessern.

Diese Aufgabe wird in einem verfahrensmäßigen Aspekt durch die in Anspruch 1 wiedergegebene Erfindung, in einem maschinenmäßigen Aspekt durch die in Anspruch 2 wiedergegebene Erfindung gelöst.

Wesentlich ist, daß die Unterbrechung des kontinuierlichen Ablaufs durch das Anhalten für den Siegelvorgang unterbleibt. Hierdurch entfallen auch die entsprechenden Abbrems- und Beschleunigungsvorgänge und es kann die Arbeitsgeschwindigkeit erheblich erhöht werden.

Ein wichtiges Merkmal zur Erzielung der einfachen Siegelung und der Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit ist die Mitbewegung des Siegelkopfes während des Siegelvorgangs. Der Siegelkopf wirkt für eine erforderliche Zeit auf den Fensterzu schnitt und drückt diesen gegen den Kartonzuschnitt, bis die Verbindung zustandegekommen ist. Damit aber der Kartonzuschnitt während dieser Zeit nicht stillhalten muß, bewegt sich der Siegelkopf mit dem Kartonzuschnitt mit und zwar derart, daß keine Verlagerung des Siegelkopfes gegenüber dem Kartonzuschnitt stattfindet. Nach dem Siegelvorgang wird der Siegelkopf bzw. werden die Siegelköpfe, wenn es sich um eine Gruppe derselben handelt, an den Ausgangspunkt zurückbewegt, an welchem das erneute erstmalige Aufsetzen auf den Fensterzuschnitt stattfindet. Dieses Merkmal ist für sich genommen an einer Vorrichtung zum Evakuieren und Heißversiegeln von Verpackungen, die ein Verpackungsgut bereits enthalten, aus der EP 75265 A1 zu entnehmen.

Es empfiehlt es sich, daß bei der Bereitstellung des Fensterzuschnittes dieser von einer fensterzuschnittbreiten Rolle abgetrennt wird, was bedeutet, daß kein Abfallgatter, sondern allenfalls kleine Zwickel übrig bleiben, wenn der Fensterzuschnitt an den Ecken abgerundet ist.

Weiterhin ist es im Sinne der Erfindungsaufgabe zweckmäßig, wenn mehrere Siegelungen in Längs- und/oder Querrichtung gleichzeitig erfolgen.

Auf diese Weise kann die Durchsatzleistung vervielfacht werden.

Anspruch 3 ist dementsprechend auf die Anordnung mehrerer Siegelköpfe in Längs- und Querrichtung gerichtet, die gemäß Anspruch 4 an einem gemeinsamen Rahmen angeordnet sein können, der gemäß Anspruch 5 durch einen Linearantrieb in Förderrichtung bewegbar und wieder in seine Ausgangsstellung zurückführbar ist. Diese Merkmale sind für sich genommen aus der EP 75 265 A1 bekannt.

Der Kartonzuschnitt und der Fensterzuschnitt sind auf der Siegelseite mit PE (Polyethylen) beschichtet und werden auf diese Weise zu siegelfähigen Partnern. Der Fensterzuschnitt besteht aus PET (Polyethylenterephtalat). Der Karton ist aus praktischen Gründen ganzflächig beschichtet, einerseits, um die notwendige Flüssigkeitsdichtheit zu erzielen und andererseits, um nicht den Aufwand mit einer passergenauen nur stellenweisen Beschichtung treiben zu müssen.

Beim Ansiegeln des Fensterzuschnittes kann nicht vermieden werden, daß der Siegelkopf ein wenig über den Umriß des Fensterzuschnittes hinausgerät. Ohne besondere Maßnahmen würde der Siegelkopf das PE der Beschichtung des Kartonzuschnitts an diesen Stellen aufschmelzen und dazu neigen, an dem Kartonzuschnitt anzukleben.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung besteht daher gemäß Anspruch 6 darin, daß der Siegelkopf auf der auf den Kartonzuschnitt absenkbaren Stirnseite mit PTFE (Polytetraflorethylen) beschichtet ist, welches hier als Trennmittel wirkt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Behälters;
2a, 2b und 2c zeigen aufeinanderfolgende Phasen der Anbringung eines Fensters;
3 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Maschine;
4 zeigt eine Ansicht von oben auf die mit Kartonzuschnitten belegte Förderstrecke der Maschine.
In 1 ist ein typischer Getränkebehälter aus Karton mit einem Fassungsvermögen von größenordnungsmäßig 1 l dargestellt.
Der Behälter 10 ist bereits geöffnet. Am oberen Ende ist durch das Öffnen eine Ausgußtülle 1 gebildet. Der Behälter 10 hat einen etwa quadratischen Grundriß und ist quaderförmig mit einer die Seitenlänge des Grundrisses um etwa das dreifache übersteigenden Höhe ausgebildet. In dem Ausführungsbeispiel sind zwei verschiedene Ausführungsformen angedeutet. Auf der Seitenfläche 2 ist ein schmales aufrechtes Fenster 3 vorgesehen. In der dazu senkrechten Seitenfläche 4 befindet sich ein breiteres Fenster 5, dessen Höhe die Breite nur wenig übersteigt. Im Normalfall wird in einem Behälter 10 nur ein Fenster vorhanden sein.
Das Wandungsmaterial des Behälters 10 ist Karton und dementsprechend undurchsichtig. Durch die Fenster 3, 5 ist der Inhalt des Behälters sowohl seiner Art nach als auch insbesondere seiner Füllstandshöhe 6 nach erkennbar.
Der Behälter 10 wird aus einem Kartonzuschnitt 20 durch Aufrichten und Versiegeln hergestellt. In den 2a, b, c ist der Kartonzuschnitt 20 in verschiedenen Phasen der Ausrüstung mit einem Fenster wiedergegeben, welches in dem Ausführungsbeispiel dem Fenster 5 der 1 entspricht. In 2a ist der ausgebreitete Kartonzuschnitt 20 mit dem für das Fenster bestimmten ausgestanzten Durchbruch 7 wiedergegeben. In der Phase nach 2b ist der Fensterzuschnitt 8 auf den Kartonzuschnitt 20 aufgelegt. Er steht am Rand ringsum über den Umriß des Durchbruchs 7 über. In 2c ist der Kartonzuschnitt 20 mit dem Fensterzuschnitt 8 durch Versiegeln verbunden, was durch die gestrichelte Linie 9 angedeutet sein soll. Der Kartonzuschnitt 20 und der Fensterzuschnitt 8 sind auf den einander zugewandten Seiten mit PE beschichtet, welche bei einer Erwärmung durch den Siegelkopf anschmilzt und die Versiegelung ergibt.
Die in 3 wiedergegebene Maschine zur Herstellung des mit dem Fensterzuschnitt 8 versehenen Kartonzuschnitts umfaßt gemäß 3 auf der rechten, der Eingangsseite einen Anleger 11, mittels dessen die Kartonzuschnitte 20, die schon den Durchbruch 7 für das Fenster aufweisen, aus einem dem Stapel vereinzelt und auf eine horizontale Förderstrecke übergeben werden, die in 3 als Ganzes mit 12 bezeichnet ist. Die horizontale Förderstrecke 12 hat einen ersten Abschnitt 13 mit einer Förderkette 14, auf der die von dem Anleger 11 aufgelegten Kartonzuschnitte 20 passergenau ausgerichtet werden.
Sodann gehen die Kartonzuschnitte 20 höhengleich auf eine Sauggurtanordnung 16 über, wo sie durch ein Vakuum unverrückbar festgehalten und mit dem oder den Sauggurten in der Förderrichtung 17 weitergefördert werden.
Oberhalb der Förderebene sind die Rollen 18, 19 mit dem Folienmaterial für die Fensterzuschnitte vorgesehen. Es handelt sich um zwei Rollen 18, 19, weil jeweils zwei Kartonzuschnitte 20 nebeneinander befördert und mit Fenstern versehen werden (siehe 4). Die Folienbänder 21, 22 sind so breit wie die Fensterzuschnitte 8, so daß kein Abfallgatter entsteht. Die Folienbänder 21, 22 gelangen dann an Schneidwalzen 23, an denen der Länge der Fensterzuschnitte 8 entsprechende Abschnitte abgetrennt werden. Die die Fensterzuschnitte 8 bildenden Abschnitte werden sogleich von einer Saugwalze 24 erfaßt und von dieser auf die auf der Sauggurtanordnung 16 unter der Saugwalze 24 vorbeitransportierten Kartonzuschnitte 20 abgelegt.
Die Fensterzuschnitte 8 haften nach dem Ablegen auf den Kartonzuschnitten 20 so weit, daß sie mit diesen zusammen unter die Siegelköpfe 25 transportiert werden können, die zu viert in Förderrichtung 17 und zu zweit nebeneinander auf gleicher Höhe an einem gemeinsamen Rahmen 26 angeordnet sind. Dieser Rahmen 26 kann, während die Siegelköpfe 25 auf die auf den Kartonzuschnitten 20 befindlichen Fensterzuschnitte 8 abgesenkt sind und die Siegelung vornehmen, als Ganzes durch einen im einzelnen nicht dargestellten Linearantrieb im Sinne des Pfeiles 27 in Förderrichtung 17 verlagert werden. Die Siegelköpfe 25 bewegen sich dabei mit den auf einem Förderband aufliegenden Kartonzuschnitten 20 in der Richtung 27 gleichlaufend mit.
Die Endposition des Rahmens ist in 3 strichpunktiert wiedergegeben und mit 26' bezeichnet. Bis der Rahmen 26 aus der in 3 ausgezogen wiedergegebenen Anfangsstellung, in der das Siegeln beginnt, in die in 3 gestrichelt wiedergegebene Endstellung 26' übergegangen ist, ist der Siegelvorgang beendet. Die Siegelköpfe 25 heben dann von den Fensterzuschnitten 8 bzw. den Kartonzuschnitten 20 ab und bewegen sich an dem Rahmen in Richtung des Pfeiles 28 wieder in die Ausgangsstellung zurück. Die Gruppe der Kartonzuschnitte 20 hat sich in der Zwischenzeit gemäß 3 soweit weiter nach links bewegt, daß alle Siegelköpfe 25 beim erneuten Beginn des Siegelns unter sich Fensterzuschnitte 8 bzw. Kartonzuschnitte 20 vorfinden.
Die fertigen, mit Fenstern versehenen Kartonzuschnitte 20 werden in einer Ausgabestation 30 gesammelt und einer Aufrichtstation zugeführt, in der der eigentliche Behälter 10 aus dem flachliegenden Kartonzuschnitt 20 gebildet wird. Dies kann inline oder auch separat erfolgen.
In 4 ist erkennbar, daß bei den ersten vier Querreihen 20' von Kartonzuschnitten 20' nur die Durchbrüche 7 vorhanden sind. Bei der Querreihe 20'' sind schon die Fensterzuschnitte 8 aufgelegt. Bei den nächsten vier Querreihen 20''' ist die Versiegelung im Gange.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Kartonzuschnitts (20) zur Bildung eines Behälters für Flüssigkeiten mit mindestens einen Durchbruch (7) in einer Wandung (2, 4) und einem auf der Innenseite der Wandung (2, 4) ringsum den Durchbruch (7) herum angesiegelten Fensterzuschnitt (8) aus einem transparenten Kunststoff, wobei – ein Ansiegeln des Fensterzuschnitts (8) kontinuierlich auf den bei im wesentlichen gleichbleibender Geschwindigkeit vorlaufenden Kartonzuschnitt (20) erfolgt und – das Ansiegeln des auf den Kartonzuschnitt (20) aufgelegten Fensterzuschnitts (8) mittels eines Siegelkopfes (25) erfolgt, der während des Siegelvorgangs gleichlaufend in Förderrichtung mit dem Fensterzuschnitt (8) und dem Kartonzuschnitt (20) mitbewegt wird.
Maschine (100) zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bei welchem der Kartonzuschnitt (20) mit dem aufgelegten Fensterzuschnitt (8) auf einer horizontalen Förderstrecke (12) förderbar ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) die Förderstrecke (12) besteht aus mehreren horizontalen Abschnitten (13, 16, 31); b) es ist ein Anleger (11) vorgesehen, mittels dessen die Kartonzuschnitte (20) auf den Beginn der Förderstrecke (12) aufbringbar sind; c) die Förderstrecke (12) weist einen zweiten Abschnitt (13) zur Ausrichtung der Kartonzuschnitte (20) auf; d) die Förderstrecke (12) umfaßt eine Saugbandanordnung (16) für die Kartonzuschnitte (20); e) oberhalb der Förderstrecke (12) ist eine Zuführstation (29) für die Fensterzuschnitte (8) vorgesehen, in welcher das Material der Fensterzuschnitte (8) von der Rolle (18, 19) abgewickelt, in die Fensterzuschnitte (8) zerteilt und mittels eines Saugzylinders passergenau auf die auf der Saugbandvorrichtung befindlichen Kartonzuschnitte (20) aufgelegt wird; f) an die Saugbandanordnung (16) schließt sich eine Siegelstation (31) an, die mindestens einen während des Siegelvorgangs in der Förderstrecke (12) mitbewegten Siegelkopf (25) aufweist, g) an die Siegelstation (31) schließt sich eine Entnahmestation (30) an.
Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Siegelköpfe (25) in Förderrichtung (17) hintereinander oder quer zur Förderrichtung (17) nebeneinander vorgesehen sind.
Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Siegelköpfe (25) an einem gemeinsamen, in Förderrichtung (17) bewegbaren und entgegen der Förderrichtung (17) zurückführbaren Rahmen (26) angeordnet sind.
Maschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Siegelkopf (25) oder die Siegelköpfe (25) mittels eines parallel zur Förderrichtung (17) wirkenden Linearantriebs bewegbar sind.
Maschine nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Siegelkopf (25) auf der auf den Kartonzuschnitt (20) absenkbaren Stirnseite mit PTFE beschichtet ist.