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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Herstellung
einer Karton/Kunststoff-Verbundverpackung,
mit einer vorbestimmten, optisch ansprechenden Form, wobei die Vorrichtung Mittel
zum Verschließen
einer Packung an einem Ende eines Packungsmantels der Packung aufweist.
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Aus
der Praxis sind Karton/Kunststoff-Verbundverpackungen bekannt, die
für unterschiedliche fließfähige oder
schüttfähige Produkte
verwendet werden. Das hauptsächliche
Anwendungsgebiet entsprechender Karton/Kunststoff-Verbundpackungen ist
das Abpacken von Getränken
und pasteurisierten Nahrungsmitteln. Die bekannten Packungen bzw. Verpackungen
sind nur in wenigen unterschiedlichen Formen erhältlich. Diese sind typischerweise
quaderförmig,
kubisch und zylindrisch. Die größten Unterschiede
bestehen noch hinsichtlich des Packungskopfs, der überwiegend
als sogenannter Flachgiebel oder Schräggiebel ausgebildet ist.
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Bei
den bekannten Verfahren wird zunächst ein
Packungsmantel hergestellt und ein Ende desselben verschlossen.
Durch das noch wenigstens teilweise offene andere Längsende
des Packungsmantels kann die Packung dann gefüllt werden. Bei einigen dieser
Verfahren wird dazu ein Packmittmittelzuschnitt an einen Dorn eines
Dornrads angeformt.
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Derzeit
wird zunehmend versucht, von der klassischen bzw. konventionellen
Formgebung der Packungen und Verpackungen abzuweichen, um beim Konsumenten
eine höhere
Akzeptanz und einen höheren
Wiedererkennungswert zu erzielen. Bei einem bekannten Verfahren
werden Dornräder
verwendet, die nicht mehr wie üblich
quaderförmig
sind, sondern eine Abschrägung
aufweisen. Durch das Anformen des Packstoffs an das Dornrad wird
eine entsprechende Abschrägung
auf die Packung übertragen.
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Mit
den bekannten Verfahren und Vorrichtungen lassen sich nur sehr einfache
und wenig abwechslungsreiche Packungsformen herstellen. Dies liegt
auch daran, dass die Verpackungen ihre Form dauerhaft, etwa bis
zum Kauf oder bis zum Entleeren der Packung durch den Endkunden,
behalten sollen.
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Davon
ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde,
ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten und zuvor näher beschriebenen
Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass vielfältigere
und kompliziertere Formen von dauerhaft formbeständigen Verpackungen geschaffen
werden können.
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Diese
Aufgabe wird bei dem Verfahren der eingangs genannten Art gelöst durch
die folgenden Schritte:
- – Herstellen einer oben offenen
Packung mit einem an einem ersten Ende verschlossenen Packungsmantel,
- – Zustellen
wenigstens eines Teils des Packungsmantels durch wenigstens ein
Formwerkzeug,
- – Reduzieren
des Volumeninhalts der Packung durch das Zustellen,
- – Bringen
der Packung in eine vorbestimmte Form durch das Zustellen und
- –Verschließen der
gefüllten
Packung an dem zweiten Ende des Packungsmantels.
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Die
Erfindung hat zunächst
erkannt, dass die Packungen zunächst
in konventioneller und technisch ausgereifter Art und Weise hergestellt
und erst zu einem späteren
Zeitpunkt in die gewünschte
Form gebracht werden können.
Ferner wurde festgestellt, dass derartige Verfahren auch wirtschaftlich
durchzuführen
sind.
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Die
Formgebung erfolgt durch das Zustellen wenigstens eines Teils des
zunächst
konventionell gefertigten Packungsmantels der oben offenen Packung
mit wenigstens einem Formwerkzeug. Das Formwerkzeug weist dabei
an seiner dem Packungsmantel zugewandten Seite eine Formgebung auf,
die mit der gewünschten
Form des entsprechenden Teils der Verpackung korrespondiert. Beide
Formgebungen verhalten sich dabei vorzugsweise wie Positiv und Negativ.
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Soll
der Packungsmantel beispielsweise an bestimmten Stellen eingedrückt werden,
weist das Formwerkzeug an entsprechender Stelle beispielsweise hervorstehende
Konturelemente auf. Auch können
zurückversetzte
Konturelemente bzw. Aussparungen des Formwerkzeugs zur Anlage an
einen Abschnitts des Packungsmantels vorgesehen sein, der nach außen hervortreten
soll.
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Unter
dem Begriff Zustellen wird im Folgenden eine Bewegung des wenigstens
einen Formwerkzeugs an den Packungsmantel verstanden. Ein unmittelbarer
Kontakt muss daraus jedoch nicht resultieren. Abhängig davon,
welche Form durch das wenigstens eine Formwerkzeug erzeugt werden
soll, werden Formwerkzeug und Packungsmantel in einen geringen Abstand
zueinander, zur Anlage aneinander oder in eine Mischform daraus
gebracht, in der wenigstens ein Abschnitt des Formwerkzeugs von dem
Packungsmantel beabstandet ist, während wenigstens ein anderer
Abschnitt an dem Packungsmantel anliegt. Soll der Packungsmantel
an einer bestimmten Stelle eingedrückt werden, umfasst das Zustellen
durch das wenigstens eine Formwerkzeug auch das Aufbringen einer
merklichen Druckkraft auf den Packungsmantel, um die gewünschte Deformation
desselben zu erzwingen.
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Die
Erfindung hat ferner erkannt, dass die Formbeständigkeit verbessert werden
kann, wenn sich der Volumeninhalt der Packung durch die Formgebung
mit Hilfe der Formwerkzeuge reduziert und bestehen bleibt, bis die
gefüllte
Packung anschließend
an ihrem zweiten Ende verschlossen wird. Reduzierung des Volumeninhalts
der Packung bedeutet nichts weiter, als dass der Volumeninhalt einer
fiktiven Packung, die nicht mittels Formwerkzeugen deformiert aber
in gleicherweise verschlossen worden ist, größer wäre als der Volumeninhalt der
in gewünschter
Weise geformten Packung bzw. Verpackung.
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Mit
anderen Worten führt
eine beginnende Rückverformung
der Verpackung zu einer Volumenzunahme der Packung und somit einem
Unterdruck darin. Daraus resultiert eine von außen auf die Verpackung einwirkende
Druckkraft, welche die Verpackung quasi in die gewünschte Form
zurück
drückt. Zur
Nutzung dieses Effekts reichen bereits kleinste Reduzierungen des
Volumeninhalts der Packung beim Zustellen durch das wenigstens eine
Formwerkzeug aus, auch wenn hier eine Abhängigkeit mit der gewünschten
Form besteht. Bei einigen Packungsformen ist ein minimales Reduzieren
des Volumeninhalts ausreichend, während für andere Packungsformen der
Volumeninhalt deutlicher gesenkt werden muss.
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist bei der Vorrichtung
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass wenigstens ein beweglich
angeordnetes Formwerkzeug zum Zustellen wenigstens eines Teils eines
Packungsmantels vorgesehen ist und dass wenigstens ein Antriebsmittel
zum Bewegen des wenigstens einen Formwerkzeugs in eine zustellende
Position vorgesehen ist.
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Bei
dem wenigstens einen Antriebsmitteln kann es sich um eine beliebige
Einrichtung handeln, die eine Kraftübertragung auf das wenigstens
eine bewegliche Formwerkzeug ermöglicht,
die eine Bewegung desselben einerseits in die zustellende Position
und andererseits in eine davon zurückversetzte Position ermöglicht.
In einem einfachen Fall kann das ein oszillierend angetriebenes
Gestänge
sein. Denkbar ist aber auch ein Linearantrieb, ein ggf. berührungsloser
elektromagnetischer Antrieb oder dergleichen. Die Auswahl eines
geeigneten, aus dem Stand der Technik bekannten Antriebsmittels
ist für
den Fachmann aufgrund seines Fachwissens ohne weiteres möglich.
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Die
Mittel zum Verschließen
der gefüllten
Packung sind grundsätzlich
von Vorrichtungen zum Verschliefen konventioneller Packungen bekannt
und umfassen vorzugsweise einen Amboss und eine Sonotrode zum Verschweißen der
Packung mittels Ultraschall.
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Nach
einer Lehre der Erfindung kann eine Mehrzahl von Formwerkzeugen
vorgesehen sein. So lassen sich ohne weiteres unterschiedliche Teile
des Packungsmantels zustellen und der Packungsmantel an mehreren
Seiten in die gewünschte
Form bringen.
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Vorzugsweise
ist eine Mehrzahl von Formwerkzeugen dabei jeweils paarweise einander
gegenüber
angeordnet. Die paarweise vorgesehenen Formwerkzeugen wirken also
gegeneinander, so dass ein höherer
Anpressdruck des einen Formwerkzeugs auch den Anpressdruck des paarweise
gegenüberliegenden
Formwerkzeugs vergrößert und
umgekehrt.
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Nach
einer weiteren Lehre der Erfindung sind eine Mehrzahl von Formwerkzeugen
derart vorgesehen, dass sie von einer zurückversetzten Position in eine
zustellende Position bewegt werden können und dort alle zusammen
eine Negativform für
die zu formende Packung bilden.
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Es
kann bedarfsweise vorgesehen sein, dass wenigstens ein konkaves
Formwerkzeug und/oder wenigstens ein konvexes Formwerkzeug vorgesehen
ist. So kann in einfacher Weise durch Einbauchungen und Ausbauchungen
des Packungsmantels eine optisch ansprechende Packung hergestellt
werden.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann das wenigstens eine Formwerkzeug symmetrisch ausgebildet sein.
Bedarfsweise ist es auch möglich,
dass das wenigstens eine Formwerkzeug asymmetrisch ausgebildet ist.
Bei einer Mehrzahl von Formwerkzeugen kann sowohl wenigstens ein
konvexes als auch ein konkaves sowie sowohl ein symmetrisches als
auch ein unsymmetrisches Formwerkzeug vorgesehen sein, wobei bei
paarweisen Formwerkzeugen die paarweisen Formwerkzeuge vorzugsweise
abwechselnd konkav und konvex und/oder jeweils entweder symmetrisch
oder unsymmetrisch sind.
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Nach
einer weiteren Lehre der Erfindung sind Mittel zum Herstellen einer
oben offenen Packung mit einem an einem ersten Ende verschlossenen
Packungsmantel vorgesehen. Die Herstellung der Packungsrohlinge,
und zwar der oben offenen Packungen kann somit in ein und derselben
Vorrichtung erfolgen.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand einer lediglich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Verfahrens
darstellenden Zeichnung näher
erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
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1 eine
oben offene Packung nach einem ersten Verfahrensschritt,
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2 das
Füllen
und teilweise Zustellen mit Formwerkzeugen der oben offenen Packung
aus 1 gemäß eines
zweiten und dritten Verfahrensschritts,
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3 das
vollständige
Zustellen der gefüllten
Packung aus 2 gemäß eines vierten Verfahrensschritts,
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4 das
Verschließen
des Bodens der Packung aus 3 gemäß eines
fünften
Verfahrensschritts,
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5 das
Freigeben und verschließen
der Packung aus 4 gemäß eines sechsten und siebten
Verfahrensschritts,
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6 das
Umlegen von Packungsohren der Packung aus 5 gemäß eines
achten Verfahrensschritts und
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7 das
Umdrehen der auf dem Kopf stehenden Packung aus 6 gemäß eines
neunten Verfahrensschritts.
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In
einem ersten Verfahrensschritt des dargestellten und insoweit bevorzugten
Ausführungsbeispiels
des Verfahrens zur Herstellung einer Karton/Kunststoff-Verbundverpackung,
mit einer vorbestimmten, optisch ansprechenden Form wird eine in 1 dargestellte,
oben offene Packung 1 hergestellt.
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Die
Packung 1 wird in konventioneller Weise aus einem Packmittelzuschnitt
gefertigt, der an einen Dorn eines Dornrads angeformt wird. Dabei
wird zunächst
der Packungsmantel 2 durch Versiegeln einer Längsnaht
und anschließend
der Packungskopf 3 durch Verschließen eines ersten Endes 4 des
Packungsmantel 2 gebildet. Hierzu weist der Packmittelzuschnitt
Faltlinien 5 auf, an denen der Packmittelzuschnitt gefaltet
wird. Der Packmittelzushnitt kann auch weitere Faltlinien 5' aufweisen,
entlang derer die Packung 1 später in die gewünschte Form
gefaltet wird.
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Die
dargestellte und insoweit bevorzugte Packung 1 weist einen
teilweise zylindrischen Packungsmantel 2 und ein wiederverschließbares Ausgießelement 6 mit
einem Schraubverschluss am Packungskopf 3 auf. Der zylindrische Bereich 7 des
Packungsmantels 2 geht in Richtung des Packungskopfs 3 in
einen rechteckigen Querschnitt über.
Der Packungsmantel 2 kann aber auch durchgängig quaderförmig, kubisch
oder parallelepipede ausgebildet sein. Auch spielt es für die nachfolgend
beschriebenen Verfahrensschritte keine Rolle, ob ein Ausgießelement 6 im
Packungskopf 3 vorgesehen ist oder nicht.
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In 2 ist
die Packung 1 aus 1 teilweise
mit Formwerkzeugen 8 zugestellt. Diese dienen in erster
Linie dem Positionieren und Stabilisieren der Packung 1 während des
Füllvorgangs.
Je nach der Abfolge von Zustellen und Füllen handelt es sich dabei
um den zweiten und dritten Verfahrensschritt des Verfahrens.
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Grundsätzlich kann
das wenigstens teilweise Zustellen der Packung vor dem Füllen, beim
Füllen oder
auch erst nach dem Füllen
erfolgen. Im ersten Fall kann die Packung exakt positioniert werden, während sich
im zweiten Fall ggf. eine Zeitersparnis ergeben kann. Wird der wenigstens
eine Teil des Packungsmantels erst nach dem Füllen der oben offen Packung
mit dem Produkt zugestellt, kann ein Verfahrensschritt eingespart
oder die Packung in konventioneller Weise in einer konventionellen
Fülleinrichtung
gefüllt
und erst anschließend
in einer speziellen Vorrichtung mit Formwerkzeugen in die gewünschte Form
gebracht werden.
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Durch
das teilweise Zustellen der in 2 dargestellten
Packung 1 mit den Formwerkzeugen 8 kann es bereits
zu einer wenigstens teilweisen Verformung der Packung 1 kommen.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Packung 1 mit Hilfe
der Formwerkzeuge 8 bereits vorzeitig in die später gewünschte Form
gebracht wird. Der Zeitpunkt dieser Formgebung richtet sich danach,
ob die Packung 1 vor dem Füllen, währenddessen oder danach wenigstens
teilweise von dem wenigstens einen Formwerkzeug 8 zugestellt
wird. Die vorzeitige Formgebung ist jedoch grundsätzlich nur
in Sonderfällen
bevorzugt.
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Wenigsten
nach dem Füllen
der Packung 1, ggf. auch schon während des Füllens der Packung 1, wird
bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Verfahren die Packung 1 aus 2 durch
weitere Formwerkzeuge 8' zugestellt.
Dies ist der vierte in 3 dargestellte Verfahrensschritt.
Die Formwerkzeuge 8' sind
umlaufend um den Packungsmantel 2 vorgesehen und entsprechen
von ihrer Höhe
in etwa der Höhe
der späteren
Packung 1. Beides kann bedarfsweise und unabhängig voneinander
vorgesehen sein. Wesentlich ist allein, dass das wenigstens eine Formwerkzeug 8 oder
die Formwerkzeuge 8, 8' geeignet ist/sind, durch Anlage
an die vorzugsweise gefüllte
Packung 1 mit einer entsprechenden Kraft – also durch
wenigstens teilweises Zustellen der Packung 1 – die Packung 1 mit
einer konventionellen Form in eine Packung 1 mit einer
optisch ansprechenden Form zu überführen.
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Zur
Vereinfachung der Formgebung der Packung 1 bietet es sich
an, dass wenigstens ein Teil der Packung 1 durch paarweise
gegenüberliegende Formwerkzeuge 8, 8' zugestellt
wird, wie dies im Grundsatz ebenfalls in der 3 dargestellt
ist.
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Damit
beim Verformen der Packung 1 und beim Bilden der gewünschten,
vorbestimmten Packungsform, insbesondere beim teilweisen Eindrücken der
Packung 1, das in der Packung vorhandene Gas teilweise
entweichen kann, wird die Packung 1 nicht unmittelbar nach
dem Füllen verschlossen.
Erst nach dem Formgebungsprozess durch das Zustellen der Packung 1 wird
die nun verformte Packung 1 vorzugsweise unter atmosphärischen
Bedingungen verschlossen. Die Packung 1 bleibt im dargestellten
und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel
während des
Verschließens
durch die Formwerkzeuge 8, 8' zugestellt. Ein ungewolltes vorzeitiges
Rückformen der
Packung 1 kann so vermieden werden.
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Bei
dem in 4 dargestellten und insoweit bevorzugten fünften Verfahrensschritt
bilden alle Formwerkzeuge 8, 8' zusammen eine Negativform für die Packung 1,
wobei das Positiv dieser Negativform der vorbestimmten, optisch
ansprechenden Packung 1 entspricht.
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Beim
bevorzugten und in 5 dargestellte Ausführungsbeispiel
werden im siebten Verfahrensschritt die Formwerkzeuge 8, 8' von der Packung 1 entfernt,
nachdem im sechsten Verfahrensschritt die Packung 1 gasdicht
verschlossen worden ist. Die Form der Packung 1 bleibt
dann beim Entfernen der Formwerkzeuge 8, 8' im Wesentlichen
unverändert. Nach
dem die Bodennaht 9 am zweiten Ende 10 des Packungsmantels 2 gasdicht
versiegelt ist, können auch
die für
das Versiegeln vorgesehenen Mittel, und zwar vorzugsweise Amboss 11 und
Sonotrode 12, entfernt werden.
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In
den Verfahrenschritten acht und neun, die in den 6 und 7 dargestellt
sind, bleibt lediglich noch das Formen des Bodens 13 der
Packung 1 durch Umlegen der Packungsohren und das Herumdrehen
der Packung 1, die in den vorangegangenen Verfahrensschritten
auf dem Kopf gestanden ist.
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Auch
wenn der besseren Verständlichkeit halber
die einzelnen Verfahrensschritte des dargestellten und insoweit
bevorzugten Ausführungsbeispiels
durchnummeriert worden sind, so ist dies nicht einschränkend zu
verstehen. Es können
je nach Bedarf zwischen beliebigen Verfahrensschritten zusätzliche,
vorzugsweise hier mangels direktem Bezug zu der Erfindung nicht
erwähnte,
Verfahrensschritte eingefügt
werden. Auch können
einzelne der beschriebenen Verfahrensschritte gleichzeitig durchgeführt und
damit quasi zu einem Verfahrensschritt zusammengefasst werden. Selbst
das Weglassen einzelner Verfahrensschritte wie insbesondere die
Verfahrensschritte eins, acht und neun oder das Vertauschen einzelner
Verfahrensschritte ist möglich.