DE102004061647A1 - Verfahren zum Applizieren eines Öffnungs-und Ausgießelements auf einen Behälter - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Applizieren eines, vorzugsweise wiederverschließbaren, Öffnungs- und Ausgießelementes auf einen Behälter, insbesondere eine Karton/Kunststoff-Verbundpackung für Getränke, wobei ein Bereich des Behälters durch eine eingebrachte Perforation oder dergleichen als Schwächungszone bzw. Gießöffnung ausgebildet ist und das Öffnungs- und Ausgießelement oberhalb dieser Schwächungszone aufgebracht wird. Da die exakte Positionierung eines Öffnungs- und Ausgießelements in Bezug auf die spätere Ausgießöffnung nur mit einem sehr hohen Aufwand erreicht werden kann, wird vorgeschlagen, dass zur passgenauen und zuverlässig dichten Verbindung der Behälter im Bereich der Schwächungszone bzw. Gießöffnung zunächst mit wenigstens einer Öffnung versehen wird und das mit wenigstens einem nach unten vorstehenden Niet versehene Öffnungs- und Ausgießelement derart aufgebracht wird, dass jeder Niet durch die entsprechende Öffnung gesteckt und derart aufgeschmolzen und verschweißt wird, dass sich hinter dem Behältermaterial eine Hinterschneidung ergibt, wobei das Nietmaterial dicht mit dem Behältermaterial verschmilzt.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Applizieren eines, vorzugsweise wiederverschließbaren, Öffnungs- und Ausgießelementes auf einen Behälter, insbesondere eine Karton/Kunststoff-Verbundpackung für Getränke, wobei ein Bereich des Behälters durch eine eingebrachte Perforation oder dergleichen als Schwächungszone bzw. Gießöffnung ausgebildet ist und das Öffnungs- und Ausgießelement oberhalb dieser Schwächungszone bzw. Gießöffnung aufgebracht wird.
• Auf dem Markt ist eine Vielzahl unterschiedlicher Getränkepackungen erhältlich, bei denen ein Öffnungs- und Ausgießelement, welches häufig als wiederverschließbares Ausgießelement ausgestaltet ist, vorgesehen ist, um die so ausgestattete Packung zuverlässig öffnen und ggf. auch wieder verschließen zu können. Da die bekannten Getränkepackungen oft quaderförmig sind, stehen auf sie applizierte Öffnungs- und Ausgießelemente meist auf deren Oberfläche vor, so dass es beim Transport zum Beschädigen oder Abreißen des aufgebrachten Öffnungs- und Ausgießelementes kommen kann. Getränkepackungen mit Ausgießelement, bei denen beispielsweise der Deckel fehlt, oder gar Packungen mit abgerissenen Ausgießelementen sind jedoch für den Verkauf ungeeignet und stellen darüber hinaus ein Ärgernis für den einkaufenden Verbraucher dar, da er sich die gewünschten ordnungsgemäßen Packungen manchmal mühsam heraussuchen muss.
• Bei den meisten bekannten Getränkepackungen wird der Flansch eines Öffnungs- und Ausgießelementes, wenn dieses ausschließlich von außen aufgebracht ist, nur vollflächig mit der Packung verbunden. Die Verbindung kann dabei eine Verklebung oder Verschweißung sein, wobei sich in jüngerer Zeit das Ultraschallschweißen besonders bewährt hat. Die Verbindung zwischen Öffnungs- und Ausgießelement übernimmt dann sowohl die Dichtfunktion als auch die Funktion der Kraftübertragung beim erstmaligen Öffnen und ggf. beim Verschließen und weiteren Öffnen. Wenn das Öffnungs- und Ausgießelement so ausgestaltet ist, dass ein umlaufender Flansch um die spätere Ausgießöffnung herum angeordnet sein muss, so ist es äußerst wichtig, dass beim Applizieren eines solchen Öffnungs- und Ausgießelementes der aufzuklappende oder herauszureißende Bereich möglichst exakt im Bereich der Schwächungszone angeordnet ist. Ist die Schwächungszone beispielsweise durch eine Perforationslinie gebildet, sollte der innere Rand des Flansches möglichst exakt dieser Perforationslinie folgen. Dies ist jedoch in der Praxis leider nicht immer der Fall und es gelangen immer wieder Getränkepackungen in den Handel, bei denen das applizierte Öffnungs- und Ausgießelement so weit von seiner vorgesehenen Lage abweicht, dass eine zuverlässige saubere Öffnung nicht mehr möglich ist.
• Es sind jedoch auch andere Getränkepackungen bekannt, bei denen das Behältermaterial vor Aufbringen des Ausgießelementes mit einer Gießöffnung versehen wird, das Ausgießelement einen Flansch und einen damit verbundenen Verschlussdeckel aufweist, dessen die Gießöffnung umgebender Flansch fest mit der Packungsoberfläche verbunden ist ( DE 299 24 423 U1 ). Die Gießöffnung kann dabei überbeschichtet sein. Um ein sicheres Öffnen der Packung zu erreichen, wird von der Packungsinnenseite her eine Platte, welche größer ist als die Gießöffnung selbst, eingebracht und mittels eines die überkaschierte Gießöffnung durchdringenden Verbindungselements mit dem Verschlussdeckel zu einer nicht lösbaren Einheit verbunden. Die Herstellung dieses zweiteiligen Ausgießelementes hat einen hohen Aufwand zur Folge.
• Die exakte Positionierung eines Öffnungs- und Ausgießelementes in Bezug auf die spätere Ausgießöffnung wird bei beiden bekannten Arten von Behältern nur durch sehr hohen mechanischen bzw. elektronischen Aufwand realisiert und stellt entsprechend hohe Anforderungen an den Produktionsablauf.
• Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte und zuvor näher beschriebene Verfahren zum Applizieren eines Öffnungs- und Ausgießelementes auf einen Behälter so auszugestalten und weiterzubilden, dass die zuvor erwähnten Nachteile vermieden werden. Es soll eine passgenaue und zuverlässig dichte Verbindung zwischen Öffnungs- und Ausgießelement und Behälter erreicht werden.
• Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 vorgeschlagen, wobei der noch offene Behälter im Bereich der Schwächungszone zunächst mit wenigstens einer Öffnung versehen wird und wobei das mit wenigstens einem nach unten vorstehenden Niet versehene Öffnungs- und Ausgießelement derart aufgebracht wird, dass jeder Niet durch die entsprechende Öffnung gesteckt und derart aufgeschmolzen und verschweißt wird, dass sich hinter dem Behältermaterial eine Hinterschneidung ergibt, wobei das Nietmaterial dicht mit dem Behältermaterial verschmilzt.
• Durch die Erfindung weist die Verbindung zwischen Öffnungs- und Ausgießelement mit dem Behälter an der Fügestelle, welche bislang nur kraftschlüssig ausgeführt war, nunmehr einen Formschluss auf, so dass erheblich höhere Kräfte übertragen werden können. Ein unbeabsichtigtes Abreißen von derart aufgebrachten Öffnungs- und Ausgießelementen beim Transport wird genau so zuverlässig ausgeschlossen wie eine Fehlfunktion beim eigentlichen Öffnungsvorgang. Durch die geometrische Ausgestaltung der Öffnung bzw. die Anzahl der Öffnungen lässt sich eine exakte Positionierung von Öffnungs- und Ausgießelement zur im Behältermaterial eingebrachten Schwächungszone erreichen, so dass der Flansch eines solchen Öffnungs- und Ausgießelementes auf dem Behälter mit sehr engen Toleranzen aufgebracht werden kann.
• In weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden mehrere Öffnungen zur Aufnahme eines Niets in die Behälteroberfläche eingebracht. Auf diese Weise ist es möglich, die aufzubringenden Kräfte gleichmäßig zu übertragen, wodurch die einzelnen Öffnungs- bzw. Nietdurchmesser relativ klein ausgeführt werden können.
• Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Öffnungen in das beim erstmaligen Öffnen des Behälters herauszureißende Behältermaterial eingebracht werden. Diese Ausführung verhindert zuverlässig, dass sich beim Öffnungsvorgang das Öffnungselement von der Behälteroberfläche löst, ohne dass der aufzuklappende oder herauszureißende Teil der Behälterwandung mitgenommen wird.
• Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Öffnungen auch im Bereich des aufzubringenden Flansches des Öffnungs- und Ausgießelementes in das Behältermaterial eingebracht werden. Dies erleichtert einerseits die Positionierung des Ausgießelementes beim Applizieren und sorgt andererseits für eine zuverlässige Verbindung zwischen Flansch des Öffnungs- und Ausgießelementes und Behälterwandung. Ein unbeabsichtigtes Abreißen des Öffnungs- und Ausgießelementes beim Transport oder beim nicht ordnungsgemäßen Öffnen wird daher zuverlässig ausgeschlossen.
• Es ist klar, dass durch die Funktionstrennung von „Dichten" und „Kraftübertragung" die Dichtschweißung der Flanschfläche sehr viel schlanker ausgeführt werden kann, was wiederum zu Materialeinsparungen führt.
• Gemäß einer weiteren Lehre der Erfindung erfolgt die Verschweißung der Nieten mit dem Behältermaterial mittels Ultraschall. Das Ultraschallschweißen hat den Vorteil, dass keine plastische Verformung des Materials auftritt, wie dies beispielsweise beim Warmnieten der Fall ist. Das Werkzeug bleibt stets kalt, so dass auch thermisch empfindliche Kunststoffe mit Ultraschall vernietet werden können.
• Ein weiterer Vorteil des Ultraschallnietens ist die Möglichkeit, mit großformatigen Werkzeugen mehrere Nietungen auf einmal vornehmen zu könne, wobei die Nieten auch unterschiedlich groß ausgeführt sein können. Beim Ultraschallnieten berührt das Werkzeug mit der eingearbeiteten Form des Nietkopfes den Niet und die zugeführte Ultraschallenergie plastifiziert den Kunststoff durch die örtlich frei werdende Reibungswärme. Unter dem mechanischen Druck des Werkzeugs verformt sich das erweichte Material entsprechend der Form des Nietwerkzeuges zu einem Nietkopf.
• Das erfindungsgemäße Verfahren lässt kleiner bauende Öffnungs- und Ausgießelemente zu, da durch den erfindungsgemäß nun vorhandenen Formschluss nicht mehr die Größe der Flanschfläche allein für die Verbindungsqualität sorgt. Darüber hinaus lässt sich auch die Schweißzeit reduzieren, da die aufzuschmelzende Masse durch die nun mehreren, aber kleineren Schweißstellen verringert werden kann. In dem verwendeten Kunststoffmaterial kann darüber hinaus auf zusätzlich notwendige Sauerstoffbarriereschichten im Bereich des Öffnungs- und Ausgießelementes verzichtet werden.
• Die Öffnungen zur Aufnahme der Nieten können bereits bei der Herstellung des Zuschnitts passgenau eingebracht werden, beispielsweise durch Stanzen, Bohren oder mittels Laserschnitt. Es könne beliebige Öffnungs- und Ausgießelemente zur Anwendung kommen. Hier sind sowohl ein- als auch zweiteilige Fitments denkbar. Auch die Formen der Nietenden sind beliebig wählbar, müssen nur an die jeweiligen Formen der Schweißwerkzeuge (Sonotode und Amboss) angepasst werden. Auch gibt es keine Restriktionen hinsichtlich der Form der Ausgießöffnungen. Diese können rund, oval, eckig oder dergleichen ausgeführt sein.
• Erfindungsgemäß lassen sich also kleinere Öffnungs- und Ausgießelemente einsetzen, wobei sich die kleinere Baugröße sowohl auf die Flanschfläche als auch auf die Bauhöhe auswirken kann. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich sehr flach bauende Öffnungs- und Ausgießelemente applizieren, dadurch können teure Zusatzmaßnahmen, wie beispielsweise Kartonzwischenlagen für die Transportbeständigkeit komplett vermeiden.
• Schließlich ist das erfindungsgemäße Verfahren auch bei den heuten üblichen Produktionsgeschwindigkeiten einsetzbar, so dass es auch für bereits existierende Fertigungslinien angewendet werden kann.

Claims (10)

1. Verfahren zum Applizieren eines, vorzugsweise wiederverschließbaren, Öffnungs- und Ausgießelementes auf einen Behälter, insbesondere eine Karton/Kunststoff-Verbundpackung für Getränke, wobei ein Bereich des Behälters durch eine eingebrachte Perforation oder dergleichen als Schwächungszone bzw. Gießöffnung ausgebildet ist und das Öffnungs- und Ausgießelement oberhalb dieser Schwächungszone aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter im Bereich der Schwächungszone bzw. Gießöffnung zunächst mit wenigstens einer Öffnung versehen wird und dass das mit wenigstens einem nach unten vorstehenden Niet versehene Öffnungs- und Ausgießelement derart aufgebracht wird, dass jeder Niet durch die entsprechende Öffnung gesteckt und derart aufgeschmolzen und verschweißt wird, dass sich hinter dem Behältermaterial eine Hinterschneidung ergibt, wobei das Nietmaterial dicht mit dem Behältermaterial verschmilzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Öffnungen zur Aufnahme eines Niets in die Behälteroberfläche eingebracht werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung/en in das beim erstmaligen Öffnen des Behälters herauszureißenden Behältermaterial eingebracht wird/werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung/en im Bereich des aufzubringenden Flansches des Öffnungs- und Ausgießelementes in das Behältermaterial eingebracht wird/werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung/en passgenau eingebracht wird/werden, so dass sie als Positionshilfe für eine genau festgelegte Lage des zu applizierenden Öffnungs- und Ausgießelementes dient/dienen.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung/en im Behältermaterial für einen Originalitätsverschluss vorgesehen sind, bei dem jeder eingebrachte Niet beim erstmaligen Öffnen des Behälters bzw. des Öffnungs- und Ausgießelements für den Verbraucher sichtbar zerstört wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschweißen von Niet/en und Behälter mittels Ultraschallnieten erfolgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung/en durch Stanzen hergestellt wird/werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung/en durch Bohren hergestellt wird/werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung/en mittels Laserschnitt hergestellt wird/werden.