DE102005060179A1

DE102005060179A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Folientaschen

Info

Publication number: DE102005060179A1
Application number: DE200510060179
Authority: DE
Inventors: Thomas Holderbaum; Bernd Richter; Hubert Harth
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 2005-12-14
Filing date: 2005-12-14
Publication date: 2007-06-21
Also published as: WO2007068298A1

Abstract

Formwerkzeug (11), insbesondere zur Herstellung von Folientaschen (1) mittels Thermoformens, umfassend eine Mehrzahl von Kavitäten (12), die von Stegen (14, 15) umschlossen sind und in der Aufsicht auf das Formwerkzeug (11) Formbereich mit einer Umfangslinie (16) definieren, die im Wesentlichen die Form der durch das Formwerkzeug (11) hergestellten Folientaschen (1) bestimmen, wobei die Formbereiche der Kavitäten (12) überlappungsfrei auf dem Formwerkzeug (1) angeordnet sind, so dass die Formbereiche zueinander kongruent sind und dass durch die Formbereiche gebildete Muster in der Aufsicht auf das Formwerkzeug (11) mindestens in zwei verschiedene Richtungen periodisch ist, wobei das Verhältnis aus Stegfläche zu Gesamtfläche des Formwerkzeugs in der Aufsicht kleiner 0,5 beträgt.

Description

Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist ein Verpackungsverfahren und ein Formwerkzeug zur Durchführung dieses Verfahrens sowie nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Folientaschen.
Insbesondere offenbart diese Anmeldung ein Verfahren zur Verpackung von Füllgütern in insbesondere mit wasserlöslichen Materialien ausgeführten Folientaschen. Das beschriebene Verfahren eignet sich beispielsweise für die Verpackung von Füllgütern aus der Gruppe der Pharmazeutika, Körperpflegemittel, Agrarhilfsmittel, Baustoffe, Farbstoffe, Textilwaschmittel, Geschirrspülmittel, Klebstoffe oder Lebensmittel.

Stand der Technik

Mit Folien vollständig umschlossene, portionierte und vordosierte Füllgüter oder Substanzgemische erfreuen sich bei Verbrauchern aufgrund ihrer einfachen und sicheren Handhabbarkeit einer großen Beliebtheit. Dies ist insbesondere darin begründet, dass die in den Folientaschen verpackten Füllgüter bei der Verwendung nicht in physischen Kontakt mit dem Verbraucher kommen und Fehldosierungen vermieden werden können.

Eines der gängigsten und für die Praxis relevantesten Verfahren zur Herstellung von mit Füllgut vorportionierten Folientaschen ist das so genannte Tiefziehen. Das Tiefziehen ist ein Streckziehverfahren aus der Gruppe des Zugumformens und wird auch häufig als Thermoformen bezeichnet.

Die Verpackung fester, flüssiger oder gelförmiger Substanzen oder Substanzgemische in insbesondere wasserlöslichen oder wasserdispergierbaren Materialien ist im Stand der Technik für die unterschiedlichsten Substanzklassen mittels Tiefziehverfahren beschrieben. Beispielsweise beschreibt die EP-A1-1, 161,587 ein Verfahren zur Herstellung einer wasserlöslichen Verpackung, mittels eines Tiefziehverfahrens.

Beim Tiefziehen werden thermoplastische Folien durch Wärmezufuhr so lange erwärmt, bis sie einen thermoelastischen Zustand erreichen, bei dem sie sich durch Druckeinwirkung an einem Formwerkzeug ausformen lassen.

Ein Formwerkzeug besteht aus mindestens einem Formbereich, der eine nach unten offene bzw. ganz oder geschlossene Kavität ist, welche die endgültige Raumform der Folientasche im wesentlichen vorgibt und die reproduzierbare Herstellung definierter Raumformen ermöglicht. Üblich ist die gitterartige Anordnung einer Mehrzahl dieser Kavitäten in einer Matrix.

Zur Erzielung eines konstanten Wanddickenverhältnisses kann die Folie nach Erreichen des thermoelastischen Zustandes mechanisch oder pneumatisch vorgestreckt werden.

Die Druckeinwirkung auf die zu formende Folie kann beispielsweise durch Einwirkung eines Stempels, durch Einwirkung von Druckluft und/oder durch Einwirkung eines Unterdrucks erfolgen. Die Druckeinwirkung kann durch zwei Teile eines Werkzeugs erfolgen, welche sich wie Positiv und Negativ zueinander verhalten und einen zwischen diese Werkzeuge verbrachten Film beim Zusammendrücken verformen. Als Druckkraft eignet sich jedoch auch das Eigengewicht eines auf die Oberseite der Folie verbrachten Füllguts.

Zur Herstellung einer Folientasche mittels eines Tiefziehprozesses wird zunächst ein erster Folienbogen, die so genannte Unterfolie, über ein Formwerkzeug mit mindestens einer Kavität angeordnet und vorzugsweise bis zum Erreichen eines thermoelastischen Zustandes erwärmt. In dem sich anschließenden Prozessschritt wird die Folie in der Kavität des Formwerkzeugs beispielsweise durch Anlegen eines Vakuums ausgeformt. In der Regel werden diese Prozessschritte bei einer Vielzahl der Kavitäten einer Matrix parallel angewendet.

Nachfolgend kann Füllgut in die ausgeformte Folientasche eingebracht werden. Anschließen wird ein zweiter Folienbogen, die so genannte Oberfolie, über den ersten ausgeformten Folienbogen gelegt und auf den Stegen des Formwerkzeugs durch Siegelung, d.h. haftfest, mit der Unterfolieverbunden, so dass ein Füllgut in einer derart gebildeten Folientasche vollständig von Folie umhüllt ist.

Anschließend werden die Einzelportionen entlang der Sieglung aus dieser Matrix herausgeschnitten.

Bei allen konventionellen Warmformverfahren entsteht hierbei eine erhebliche Menge an Folienabfall, der kostenintensiv rezykliert oder entsorgt werden muss.

Zur Zeit weisen wasserlösliche Folientaschen und somit die entsprechenden Kavitäten der Formwerkzeuge vergleichsweise einfache Geometrien auf. In der Regel handelt es sich um rechteckige, quadratische oder kreisrunde Grundflächen wobei die entsprechenden Formbereiche gitterartig in der Matrix angeordnet sind.

Der Verschnitt, insbesondere bei kreisrunden Grundflächen ist jedoch hoch. Auch bei quadratischen bzw. rechteckigen Grundformen kann der Verschnitt bis zu 50% betragen. Die zur Zeit verwendeten wasserlöslichen Folien sind vergleichsweise teuer, so dass der Verschnitt einen wesentlichen Teil der Verpackungskosten für mit Füllgut vorportionierte Folientaschen beträgt.

Eine Verringerung dieser Verschnittmenge ist daher aus ökologischen und ökonomischen Gründen erstrebenswert.

Die hohen Verschnittkosten bei konventionellen Formwerkzeugen war bislang auch der limitierende Faktor bei der Formgestaltung von Folientaschen. Eine größere Flexibilität und Ökonomie in der Formgestaltung der wasserlöslichen Folientaschen ist jedoch insbesondere in solchen Bereichen, in denen durch gezieltes Marketing Produkte mit bestimmten visuellen Reizen, insbesondere den Formen, verknüpft wurden, entscheidend für den kommerziellen Erfolg eines Produkts.

Auch ist es wünschenswert, Folientaschen mit unterschiedlicher geometrischer Form ohne Folienverschnitt herzustellen, um zum einen durch abwechslungsreiche Formgestaltung eine größere Vielfalt an ästhetischen Reizen hinsichtlich der verpackten Produkte bereitzustellen und zum anderen bestimmte Funktionen eines Füllguts, einer bestimmten Form der Folientasche zuordnen zu können.

Ferner weisen Folientaschen mit größer werdender geometrischer Komplexität eine geringere Schüttdichte auf, was insbesondere beim Abpacken der Folientaschen in Verkaufsgebinden dahingehend ein Problem darstellt, als das diese Gebinde im Vergleich zu Folientaschen mit einfacheren Geometrien, deutlich größer dimensioniert werden müssen.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung geometrisch komplexer Folientaschen in einem Verfahrensschritt unter Reduzierung bzw. Vermeidung des Verschnitts von Folie beim Trennen der Folientasche aus dem Formwerkzeug, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bereit zu stellen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, geometrisch unterschiedliche, vorzugsweise geometrisch komplexe Folientaschen in einem Verfahrensschritt herzustellen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren sowie ein Formwerkzeug zur Durchführung dieses Verfahrens gelöst mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 und 17 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt eine deutliche Reduzierung des Verschnitts auch bei geometrisch komplexen Folientaschengeometrien.

Ferner lässt sich die Fertigungsgeschwindigkeit für komplex geformte Folientaschen signifikant steigern, da ein Trennen der versiegelten Folientaschen voneinander mit einer durchgehenden Schnittlinie ohne Absetzen des Schneidwerkzeugs ermöglicht wird, wobei mit einer Schnittlinie gleichzeitig zumindest ein Teilumfang der Stoßkante einer Folientasche links der Schnittlinie und zumindest ein Teilumfang der Stoßkante einer Folientasche rechts der Schnittlinie voneinander getrennt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt insbesondere die ökonomische Herstellung von geometrisch komplexen Folientaschen, die sich puzzleartig ineinander fügen lassen. Somit lassen sich für ein bestimmtes Produkt äußerst eigentümlich und unterscheidungskräftig gestaltete Folientaschen mit charakteristischen Alleinstellungsmerkmalen realisieren.

Ferner bieten die erfindungsgemäßen Folientaschen durch das puzzleartige Zusammenfügen die Möglichkeit platzsparend und in einer neuen, optisch attraktiven weise in einer Verpackung angeordnet zu werden. Hierdurch lassen sich Verpackungsvolumina auch bei der Verwendung komplexer Geometrien der Folientaschen reduzieren, so dass die Folientaschen nicht in für den Verbraucher unattraktiven, großen Behältnissen verpackt werden müssen. Selbstverständlich lässt sich somit auch Transportraum und Lagerraum einsparen.

Ein besonderer Vorteil der gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung miteinander verbundenen geometrisch unterschiedlichen Folientaschen liegt darin, dass beispielsweise zwei unterschiedliche Aktivsubstanzen räumlich getrennt voneinander gelagert werden können und erst beim Auflösen der wasserlöslichen Folie vermengt werden. Dies ist insbesondere bei der Verwendung zweier üblicherweise nicht miteinander vermengbaren Substanzgemischen, wie zum Beispiel von Bleichen und Enzymen, von Vorteil.

Durch die zusätzliche unterschiedliche Formgebung der miteinander verbundenen Folientaschen, ist es möglich, den jeweiligen Inhalt einer Folientasche, vom Inhalt einer anderen zu unterscheiden.

Ferner wird es insbesondere ermöglicht, zwei geometrisch voneinander verschiedene Kavitäten in einer Folientasche herzustellen, wobei sich durch Umklappen von einer Kavität auf die Andere längs eines Verbindungssteges, vollkommen neuartige Gestaltungsmöglichkeiten für Folientaschen ergeben.

Figuren:
1a: Folientasche im Querschnitt und einer Aufsicht
1b: Folientasche mit zwei Kavitäten im Querschnitt
1c: Versiegelte Folientasche mit zwei Kavitäten im Querschnitt
1d: Folientasche mit einer umgeklappten Kavität im Querschnitt
2: Formwerkzeug in der Aufsicht
3: Ablaufplan zur Anordnung von geometrisch identischen Kavitäten auf dem Formwerkzeug
4: Ablaufplan zur Anordnung von geometrisch voneinander verschiedenen Kavitäten auf dem Formwerkzeug
5a: Grundkörper mit Manipulationsstelle in der Aufsicht
5b: Anordnung von vier Grundkörpern mit Manipulationsstellen in der Aufsicht
5c: Anordnung von vier Grundkörpern mit verschobenen Manipulationsstellen in der Aufsicht
5d: Anordnung von vier Grundkörpern mit Manipulationsstellen in der Aufsicht
5e: Anordnung von vier Grundkörpern mit verschobenen Manipulationsstellen in der Aufsicht
6: Ablaufplan zur Erzeugung von Kavitätsgeometrien
7: Verpackungseinheit mit Folientaschen
8: Anordnung zweier geometrisch voneinander unterschiedlichen Folientaschen
In 1a ist eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Folientasche (1) abgebildet. Die Folientasche (1) weist eine Kavität (4) auf, die aus einer ersten, insbesondere wasserlöslichen Folie (3) gebildet ist wobei eine zweite, insbesondere wasserlöslichen Folie (2) die Öffnung der Kavitäten (4) vollständig verschließt.
Die Kavität ist üblicherweise napfförmig ausgebildet, kann aber auch jede beliebige andere geeignete Form annehmen. Das Volumen der gebildeten Kavitäten beträgt vorzugsweise zwischen 1 und 100 ml, bevorzugt zwischen 2 und 80 ml, besonders bevorzugt zwischen 3 und 60 ml und insbesondere zwischen 4 und 40 ml.
Die Folientasche ist von einem Siegelbereich (8, 7) vollständig umschlossen. Der Siegelbereich beträgt üblicherweise zwischen 1–10 mm.
Die Grundfläche der Folientasche (1) ist derart ausgestaltet, dass sich eine Mehrzahl von Folientaschen (1) mosaik- oder parkettartig aneinander legen lassen. Unter der Grundfläche einer Folientasche wird im Sinne dieser Anmeldung die Projektionsfläche der Folientasche aus der Aufsicht auf die Folientasche verstanden.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung sind die Folientaschen (1) puzzelartig aneinander anordbar. Puzzelartig im Sinne dieser Anmeldung meint, dass eine Mehrzahl von Folientaschen untereinander im wesentlichen formschlüssig miteinander verbindbar sind.
Es ist möglich, dass sich die Geometrie der Grundfläche im Wesentlichen gleichbleibend über die gesamte Höhe der Folientasche erstreckt oder nur abschnittsweise über die Höhe der Folientasche ausgebildet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, weist die Folientasche einen Abschnitt auf, der der Geometrie der Grundfläche im Wesentlichen entspricht und sich von der Öffnung einer Kavität (4) aus zum Boden der Kavität (4) hin erstreckt.
1b und 1c zeigen eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Hierbei ist die Folientasche (1) mit einer Mehrzahl von Kavitäten (4, 5) ausgebildet. Auch hier werden die Kavitäten aus einer ersten, insbesondere wasserlöslichen Folie (3) gebildet wobei eine zweite, insbesondere wasserlöslichen Folie (2) die Öffnungen der Kavitäten (4, 5) vollständig verschließt. Die Kavitäten (4, 5) sind über einen Steg (6) miteinander verbunden.
Die Kavitäten (4, 5) können geometrisch identische Grundflächen aufweisen, in einer besonders bevorzugten Ausführungsform können die Grundflächen auch voneinander geometrisch unterschiedlich ausgebildet sein. Die Grundflächen der Kavitäten (4, 5) einer derartigen Folientasche (1) sind derart ausgestaltet, dass sich eine Mehrzahl von derartigen Folientaschen (1) puzzle-, parkett- oder mosaikartig aneinander legen lassen.
Die Kavitäten (4, 5) können mit gleichen oder unterschiedlichen Substanzen oder Substanzgemischen befüllt sein.
Gemäß einer in 1d dargestellten Ausführungsform der Erfindung können geometrisch gleiche oder unterschiedliche Kavitäten mit ihren Stirnflächen (2) aneinander fixiert sein. Dies kann beispielsweise durch Umklappen einer Folientasche entlang eines Steges (6) und einem nachfolgenden Verkleben der Stirnflächen (2) miteinander realisiert werden. Die Fixierung kann auch durch Prägung, Siegelung oder Verschweißen ausgebildet werden.
Durch gezielte Auswahl der Folienmaterialien kann die Auflösekinetik und damit die Freisetzung der Füllung gesteuert werden. Es ist möglich, dass die Oberfolie und die Unterfolie aus Materialien mit unterschiedlicher oder gleicher Auslösungskinetik bestehen.
Bevorzugte Folienmaterialien sind die aus dem Stand der Technik bekannten Polymere. Insbesondere bevorzugt sind Folien aus einem Polymer mit einer Molmasse zwischen 5000 und 500.000 Dalton, vorzugsweise zwischen 7500 und 250.000 Dalton und insbesondere zwischen 10.000 und 100.000 Dalton. Im Hinblick auf die Medien, in die z.B. Wasch- und Reinigungsmittel üblicherweise eingebracht werden, sind insbesondere erfindungsgemäße Portionen bevorzugt, bei denen die Folie aus einem wasserlöslichen Polymer besteht.
Solche bevorzugten Polymere können synthetischen oder natürlichen Ursprungs sein. Werden Polymere auf nativer oder teilnativer Basis als Folienmaterial eingesetzt, so sind bevorzugte Folienmaterialien ausgewählt aus einem oder mehreren Stoffen aus der Gruppe Carrageenan, Guar, Pektin, Xanthan, Cellulose und ihren Derivate, Stärke und ihren Derivaten sowie Gelatine.
Weitere als Folienmaterialien einsetzbare Polymere sind synthetische Polymere, die vorzugsweise wasserquellbar und/oder wasserlöslich sind. Solche Polymere auf synthetischer Basis können für die gewünschte Foliendurchlässigkeit bei Lagerung und Auflösung der Folie bei Anwendung "maßgeschneidert" werden.
Wasserlösliche Polymere im Sinne der Erfindung sind solche Polymere, die bei Raumtemperatur in Wasser zu mehr als 2,5 Gew.-% löslich sind.
Die Folien können dabei aus einzelnen der vorstehend genannten Polymere hergestellt sein, es können aber auch Mischungen oder mehrlagige Schichtaufbauten aus den Polymeren verwendet werden.
2 zeigt das erfindungsgemäße Formwerkzeug zur Herstellung von Folientaschen. Das Formwerkzeug (11) besteht aus einem im wesentlichen rechteckigen Rahmen, der an zwei gegenüberliegenden Seiten Führungsabschnitte (13) aufweist, die zum Transport des Formwerkzeugs (11) durch eine entsprechende Fertigungsvorrichtung dienen. In dem Formwerkzeug (11) sind eine Mehrzahl von Kavitäten (12) im wesentlichen periodisch angeordnet. Die Kavitäten (12) werden durch Stege (14, 15) vollständig umschlossen. Die von den Stegen (14, 15) umschlossene Kavität (12) bildet somit eine geschlossene Umfangslinie aus.
Gemäß einer nicht dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bildet eine von den Stegen (14, 15) umschlossene Kavität (12) einen Umfangslinie aus, die mindestens einen Wendepunkt, besonders bevorzugt eine Mehrzahl von Wendepunkten aufweist.
Gemäß einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung bildet eine von den Stegen (14, 15) umschlossene Kavität (12) einen Umfangslinie aus, die mindestens eine Hinterschneidung, besonders bevorzugt eine Mehrzahl von Hinterschneidungen aufweist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Kavitäten (12) durch die Stege (14, 15) voneinander beabstandet, parkett-, mosaik- oder puzzleartig in dem Formwerkzeug (11) angeordnet. Dies bedeutet, dass die in dem Formwerkzeug (1) angeordneten Kavitäten (12) ein Muster aufweisen, dass mindestens in zwei Richtungen periodisch ist.
Das Formwerkzeug (11) kann eine Mehrzahl von Kavitäten (12) umfassen, deren Umfangslinien geometrisch im wesentlichen identisch sind. Die Aufteilung der Oberfläche des Formwerkzeugs (11) durch die geometrisch im wesentlichen identischen Kavitäten (12) erfolgt im Wesentlichen durch Translation, Spiegelung, Gleitspiegelung und/oder Rotation.
Die Umfangslinie einer Kavität (12) ist so zu wählen, dass eine überlappungsfreie und lückenlose Anordnung einer Mehrzahl identischer Kavitäten (12) auf der Oberfläche des Formwerkzeugs ermöglicht wird. Lückenlos bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Abstand der Umfangslinien benachbarter Kavitäten (12) einen im wesentlichen konstanten Wert aufweist. Der Abstand der Umfangslinien benachbarter Kavitäten (12), der der Breite der Stege (14, 15) entspricht, beträgt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zwischen 2–10 mm.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt die Stegbreite 4–6 mm. Eine detaillierte Darstellung der Anordnung von geometrisch identischen Kavitäten in dem Formwerkzeug wird an Hand von 3 an späterer Stelle gegeben.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Formwerkzeug (11) eine Mehrzahl von Kavitäten (12) auf, die mindestens zwei geometrisch voneinander unterschiedliche Umfangslinien umfast.
Die Aufteilung der Matrixfläche durch die geometrisch voneinander unterschiedlichen Kavitäten (12) erfolgt durch Translation, Spiegelung, Gleitspiegelung und/oder Rotation jeweils einer Gruppe untereinander geometrisch identischer Kavitäten.
Die Umfangslinie einer Gruppe untereinander geometrisch identischer Kavitäten (12) ist so zu wählen, dass eine überlappungsfreie und lückenlose Anordnung einer Mehrzahl dieser identischen Kavitäten (12) gemeinsam mit mindestens einer weiteren Gruppe jeweils untereinander geometrisch identischer Kavitäten auf der Oberfläche des Formwerkzeugs (11) ermöglicht wird. Lückenlos bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Abstand der Umfangslinien benachbarter Kavitäten (12) einen im wesentlichen konstanten Wert aufweist. Der Abstand der Umfangslinien benachbarter Kavitäten (12), der der Breite der Stege (14, 15) entspricht, beträgt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zwischen 2–10 mm. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt die Stegbreite 4–6 mm. Eine detaillierte Darstellung der Anordnung der geometrisch voneinander unterschiedlichen Kavitäten in dem Formwerkzeug wird an Hand von 4 an späterer Stelle gegeben.
In allen aufgeführten Ausführungsbeispielen ist die relative Stegbreite, definiert als Verhältnis aus Stegfläche zu Gesamtfläche des Formwerkzeuges (11) abzüglich der Führungsabschnitte (3), in der Aufsicht kleiner 0.5.
Die Kavitäten (12) sind derart ausgestaltet, dass sie vorzugsweise Folienkammern zwischen 1 und 100 ml, bevorzugt zwischen 2 und 80 ml, besonders bevorzugt zwischen 3 und 60 ml und insbesondere zwischen 4 und 40 ml ausbilden können.
Als Material für das Formwerkzeug (11) eignen sich insbesondere korrosionsbeständige Werkstoffe, insbesondere Werkstoffe aus der Gruppe der Metalle oder Polymere. Selbstverständlich können die Stege (14, 15) auch aus Verbundwerkstoffen gefertigt sein. Besonders bevorzugt werden erfindungsgemäße Verfahren, in denen Formwerkzeuge (11) mit einer Oberflächenbeschichtung eingesetzt werden. Eine solche Beschichtung umfasst dabei vorzugsweise deformierbare Materialien wie beispielsweise Gummi, Silikone oder Kork. Die Öffnungen der Formwerkzeug sind vorzugsweise abgerundet. Scharte Ecken oder Kanten werden vorzugsweise vermieden. Sowohl die Beschichtung als auch die Abrundung der Öffnungen des Formwerkzeugs (11) dienen der Verhinderung von Beschädigungen des wasserlöslichen Films im Verlauf des Formverfahrens.
In 3 ist das Verfahren zur Anordnung geometrisch identischer Kavitäten in dem Formwerkzeug (11) in Form eines Ablaufplans dargestellt.
Die Kavitäten und das Formwerkzeug (11) können in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung durch virtuelle Objekte, die die Kavitäten und das Formwerkzeug (11) repräsentieren, dargestellt sein. Insbesondere können die virtuellen Objekte Bestandteil eines graphischen Computerprogrammproduktes zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens zur Anordnung von Kavitäten in einem Formwerkzeug sein.
Zunächst wird in einem ersten Prozessschritt (101) eine geeignete Geometrie der Umfangslinie einer Kavität gewählt. Das Verfahren zur Auswahl einer geeigneten Geometrie einer Kavität wird an späterer Stelle an Hand von 6 erläutert.
Diese erste, einer Kavität entsprechenden Fläche wird in einem zweiten Prozessschritt (102) auf einer dem Formwerkzeug entsprechenden Oberfläche positioniert. Im folgenden Prozessschritt (103) wird nun eine zur ersten Kavitätsfläche identische weitere Kavitätsfläche auf der Formwerkzeugoberfläche überlappungsfrei angeordnet. Dies bedeutet, dass sich keine Flächenabschnitte zweier Kavitätsflächen überschneiden.
Die hinzugefügte Kavitätsfläche wird nun durch die Prozessschleife (104), (105), (106) durch Translationen, Drehungen, Spiegelungen und Gleitspiegelungen über die Formwerkzeugoberfläche bewegt, bis der Abstand aller auf dem Formwerkzeug angeordneten Kavitätsflächen einen konstanten Abstand voneinander aufweisen.
Ist dieses Abbruchkriterium (104) erfüllt, können entweder eine weitere Kavität auf der Formwerkzeugoberfläche angeordnet (103) oder der Prozess beendet werden (111).
4 zeigt den erfindungsgemäßen Verfahrensablauf zur Anordnung geometrisch unterschiedlicher Kavitäten in einem Formwerkzeug (11).
Die Prozessschritte (201) (202) (203) (204) entsprechend dem Vorgehen zur Anordnung geometrisch identischer Kavitäten auf dem Formwerkzeug (11). Zusätzlich enthält der Verfahrensablauf gemäß 4 eine Schleife (209, 211, 212), die die Anzahl der auf der Oberfläche des Formwerkzeugs (11) anzuordnenden unterschiedlichen Geometrien bis zur Auswahl eines Abbruchkriteriums (211) erhöht.
Bei Auswahl des Abbruchkriteriums (211) wird zunächst eine der vorhandenen, Kavitätsgeometrien ausgewählt (212). Diese wird dann so lange in der Schleife (203), (204), (205), (206) bis das Abbruchkriterium (204) oder das Abbruchkriterium (205) erfüllt ist.
Die 5a–e offenbaren ein Verfahren zur Erzeugung von identischen Flächengeometrien zur überlappungsfreien Anordnung einer Mehrzahl von Kavitäten deren Umfangslinien einen konstanten Abstand voneinander aufweisen.
5a zeigt einen quadratischen Grundkörper (301). Der Grundkörper (301) kann auch jede beliebige andere Form aufweisen die es erlaubt, eine Mehrzahl identischer Grundkörper lückenlos und überlappungsfrei aneinander anzuordnen.
An dem Grundkörper (301) befindet sich an einer beliebig wählbaren Position auf der Umfangslinie des Grundkörpers (301) ein Manipulationsstelle (302).
Im folgenden werden nun mindestens vier Grundkörper (301) lückenlos und überlappungsfrei aneinander gemäß 6b angeordnet. Dabei wird die ausgewählte Manipulationsstelle (302) bei allen Grundkörpern an die gleiche ausgewählte Position auf der Umfangslinie angeordnet.
Wird nun eine der Manipulationsstellen (302), wie in 5c dargestellt, verschoben, so folgen alle weiteren Manipulationsstellen (302) dieser Bewegung in identischer Weise.
Der manipulierte Grundkörper (301) weist nun zwei zu einer Manipulationsstelle (302) auf der Umfangslinie nächstliegende Eckpunkte (303, 304) auf, wobei die Umfangslinie durch die Eckpunkte (303, 304) sowie durch die Manipulationsstelle (302) als Stützpunkte verläuft.
Wie in 5c gezeigt, kann der Verlauf der Umfangslinie zwischen einem Eckpunkt (304, 305) und der Manipulationsstelle (302) im wesentlichen geradlinig verlaufen, oder wie in 5e gezeigt, einen kurvenartigen Verlauf haben.
Zur weiteren Manipulation des Grundkörpers (301) gemäß 5d kann an einer weiteren beliebiger Stelle auf der Umfangslinie des Grundkörpers (301) ein Manipulationspunkt (307) angeordnet werden, bei dessen Verschiebung die Umfangslinien aller entsprechender Grundkörper (301) jeweils durch die der Manipulationsstelle (302) auf der entsprechenden Umfangslinie nächstliegenden Eckpunkte (305, 306) und der Manipulationsstelle (307) als Stützstellen verläuft.
Die durch die in den 5a–e dargestellten Verfahrensweise wird die Gestaltung auch geometrisch komplexer Kavitäten zur Herstellung von Folientaschen bei minimalem Verschnitt ermöglicht.
Das erfindungsgemäße Formwerkzeug wird insbesondere in Verfahren zur Herstellung von Folientaschen verwendet.
Besonders bevorzugt werden im Rahmen der vorliegenden Anmeldung Verfahren, bei denen das Folienmaterial durch Einwirkung eines Unterdrucks in die Kavität eines Formwerkzeugs eingeformt wird. Das tiefgezogene Folienmaterial wird nach dem Tiefziehen vorzugsweise durch Einsatz eines Unterdrucks in ihrer durch den Tiefziehvorgang erzielten Raumform fixiert. Zur Erzeugung des benötigten Unterdrucks eignen sich alle dem Fachmann für diese Zwecke bekannten Pumpen, insbesondere die für ein Grobvakuum einsetzbaren Wasserstrahl-, Flüssigkeitsdampfstrahl-, Wasserring- u. Kolben-Pumpen. Eingesetzt werden können aber beispielsweise auch Drehschieber-, Sperrschieber-, Trochoiden- und Sorptions-Pumpen sowie sogenannte Rootsgebläse und Kryopumpen. Zur Einstellung eines Feinvakuums sind insbesondere Drehschieber-Pumpen, Diffusionspumpen, Rootsgebläse, Verdränger-, Turbomolekular, Sorptions-, Ionengetter-Pumpen geeignet.
7 zeigt eine Verpackungseinheit (501) bestehend aus Seitenwänden (503, 502, 507, 508) sowie einem Boden (504) die einen Stauraum (506) zur Aufnahme von Produkten, insbesondere von erfindungsgemäßen Folientaschen, definieren.
Die Verpackungseinheit (501) weist einen den Stauraum verschließenden Deckel (505) auf, der vorzugsweise an einer Seitenwand (503, 502, 507, 508) anlenkbar angeordnet ist. In dem Stauraum (506) der Verpackungseinheit (501) sind die erfindungsgemäßen Folientaschen derart angeordnet, dass sie sich überlappungsfrei und im Wesentlichen lückenlos nebeneinander positionieren lassen, wobei das gebildete Muster in der Aufsicht mindestens in zwei verschiedene Richtungen periodisch ist.
Die Verpackungseinheit (501) kann ganz oder teilweise aus Papier, Karton, Kunststoff, Metall, Glas oder Keramik gefertigt sein.
8 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausgestaltungsform der Erfindung, bei der eine Mehrzahl von als im wesentlichen achteckig ausgeformten Folientaschen (602) mosaikartig angeordnet sind, wobei in den gebildeten, im Wesentlichen quadratischen Lücken zwischen den achteckigen Folientaschen (602), quadratische Folientaschen (601) bündig angeordnet sind. Es sind jedoch auch jede andere Ausgestaltungsform der Folientaschen denkbar, die es erlaubt, zwei geometrisch unterschiedliche Folientaschen, mosaikartig und im wesentlichen bündig anzuordnen.
Hierdurch wird es insbesondere möglich, zwei Produkte in einer für den Kunden ansprechenden Weise sowie mit einer möglicht hohen Packungsdichte in einer Verpackungseinheit anzuordnen.
Ferner wird es möglich ein bestimmtes Verhältnis der Produktportionen in der Verpackungseinheit der eingangs beschriebenen Art einzustellen.
Vorteilhafter Weise sind in den Folientaschen (601, 601) unterschiedliche Produkte enthalten. Besonders bevorzugt sind die Folientaschen (601, 602) mit Produkt oder Folie unterschiedlicher Farbgebung versehen.

Claims

Formwerkzeug (11), insbesondere zur Herstellung von Folientaschen (1) mittels Thermoformen, umfassend eine Mehrzahl von Kavitäten (12), die von Stegen (14, 15) umschlossen sind und in der Aufsicht auf das Formwerkzeug (11) Formbereiche mit einer Umfangslinie (16) definieren, die im Wesentlichen die Form der durch das Formwerkzeug (11) hergestellten Folientaschen (1) bestimmen, wobei die Formbereiche der Kavitäten (12) überlappungsfrei auf dem Formwerkzeug (1) angeordnet sind dadurch gekennzeichnet, dass die Formbereiche zueinander kongruent sind und dass das durch die Formbereiche gebildete Muster in der Aufsicht auf das Formwerkzeug (11) mindestens in zwei verschiedene Richtungen periodisch ist wobei das Verhältnis aus Stegfläche zu Gesamtfläche des Formwerkszeugs in der Aufsicht kleiner 0.5 beträgt.
Formwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangslinien (16) der Kavitäten (12) einen im Wesentlichen konstanten Abstand voneinander aufweisen.
Formwerkzeug nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangslinie (15) eines von den Stegen (14, 15) umschlossenen Formbereichs mindestens einen Wendepunkt umfasst.
Formwerkzeug nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Formwerkzeug (11) mindestens zwei geometrisch voneinander unterschiedliche Formbereiche umfasst, wobei geometrisch identische Formbereiche jeweils kongruent zueinander sind und dass das durch die jeweils geometrisch identischen Formbereiche gebildete Muster in der Aufsicht auf das Formwerkzeug (11) mindestens in zwei verschiedene Richtungen periodisch ist.
Formwerkzeug nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangslinie eines von den Stegen (14, 15) umschlossenen Formbereichs zumindest teilweise Kurven aufweist.
Formwerkzeug nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Formbereiche puzzle-, mosaik- oder parkettartig auf der Formwerkzeugoberfläche angeordnet sind.
Folientasche (1) umfassend mindestens eine Kavität (4, 5), die aus einer ersten, insbesondere wasserlöslichen Folie (3) gebildet wird, und einer zweiten, insbesondere wasserlöslichen Folie (2), die die Öffnung der Kavität (4, 5) vollständig verschließt, wobei die Folientasche (1) in der Aufsicht über eine von einer Umfangslinie (9) umschlossene Formfläche aufweist dadurch gekennzeichnet, dass die Formbereiche derart ausgestaltet sind, dass sie sich überlappungsfrei und im Wesentlichen lückenlos nebeneinander anordnen lassen, wobei dass das durch die Formbereiche gebildete Muster in der Aufsicht mindestens in zwei verschiedene Richtungen periodisch ist.
Folientasche nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass, die Umfangslinie (9) eines Formbereichs mindestens einen Wendepunkt umfasst.
Folientasche nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangslinie (9) eines Formbereichs zumindest teilweise Kurven aufweist.
Folientasche nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folientasche (1) mindestens zwei Kavitäten (4, 5) umfasst, die über einen Steg (6) miteinander verbunden sind.
Folientasche nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavitäten (4, 5) voneinander geometrisch unterschiedliche Formbereiche aufweisen.
Folientasche nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass, mindestens eine Kavität (4) der Folientasche (1) umgeklappt und derart an einer weiteren Kavität (5) fixiert ist, dass sich die Kavitäten im Wesentlichen gegenüberliegen.
Folientasche nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass, die Fixierung der umgeklappte Kavität (4) einer Folientasche Kleben, Prägung, Siegelung oder Verschweißen umfasst.
Folientasche nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich in den Kavitäten (4, 5) voneinander unterschiedliche Substanzen oder Substanzgemische befinden.
Folientasche nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Substanzen oder Substanzgemische fest und/oder pulverförmig und/oder pastös und/oder flüssig und/oder gelartig sind.
Folientasche nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folientaschen puzzle-, mosaik- oder parkettartig anordbar sind.
Verfahren zur Herstellung von Folientaschen mittels Thermoformen umfassend die Verfahrensschritte: a) Anordnung einer ersten Folie (3) über einem Formwerkzeug gemäß Anspruch 1 b) Ausformen der ersten Folie (3) in die Kavitäten (4, 5) des Formwerkzeugs, c) Einfüllen von Produkt in die durch die erste Folie (3) gebildete Kavität d) Anordnung einer zweiten Folie (2) über der ersten Folie (3) e) Verschluss der ersten Folie (3) mit der zweiten Folie (2) entlang der Stoßkanten (6, 7, 8) f) Trennen der Folientaschen entlang der Stoßkanten (6, 7, 8)
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass Trennen der Folientaschen entlang der Stoßkanten (6, 7, 8) mittels Laserstrahlschneidens erfolgt.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnitt zum Trennen der Folientaschen entlang der Stoßkanten (6, 7, 8) durchgehend, d.h. ohne Absetzen des Schnittwerkzeugs, erfolgt.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittlinien (16, 17) zum Trennen der Folientaschen entlang der Stoßkanten (6, 7, 8) mindestens einen Wendepunkt umfassen.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittlinien (16, 17) zum Trennen der Folientaschen entlang der Stoßkanten (6, 7, 8) zumindest teilweise Kurven aufweist.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittlinien (16, 17) so gewählt sind, dass eine Folientasche (1) mindestens zwei Kavitäten (4, 5) umfasst, die über einen Steg (6) miteinander verbunden sind.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die getrennten Folientaschen (1) entsprechend ihrer unterschiedlichen geometrischen Form sortiert werden.
Verkaufseinheit (501), bestehend aus Seitenwänden (503, 502, 507, 508) sowie einem Boden (504) die einen Stauraum (506) zur Aufnahme von Produkten, insbesondere von Folientaschen gemäß Anspruch 6, definieren und einen den Stauraum verschließenden Deckel (505) dadurch gekennzeichnet, dass in der Verkaufseinheit befindlichen Produkte derart ausgestaltet sind, dass sie sich überlappungsfrei und im Wesentlichen lückenlos nebeneinander anordnen lassen, wobei das gebildete Muster in der Aufsicht mindestens in zwei verschiedene Richtungen periodisch ist.