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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. Die einzelnen Merkmale des Verfahrens bzw. der Vorrichtung sind in den jeweiligen Oberbegriffen der nebengeordneten Patentansprüche 1 und 8 beschrieben.
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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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Aus der
DE 691 05 376 T2 ist eine Vorrichtung zum Verkleben der oberen Teile eines Behälters bekannt die nach einem Verfahren nach allen Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 hergestellt wird. Die Vorrichtung selbst weist sämtliche Merkmale des Oberbegriffs von Patentanspruch 8 auf.
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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 Packmittelzuschnitt 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 gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass der Packungsmantel entlang seines Umfangs umlaufend von der Mehrzahl von Formwerkzeugen zugestellt wird und die Mehrzahl der Formwerkzeuge beim Zustellen der Packung zu einer Negativform der vorbestimmten Form der Packung zusammengestellt wird.
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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 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 Formbeständigkeit kann verbessert werden, 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 gleicher Weise 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 gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 8 dadurch gelöst, dass eine Mehrzahl von in zustellender Position eine Negativform bildenden Formwerkzeugen vorgesehen ist und der Packungsmantel entlang seines Umfangs umlaufend von der Mehrzahl von Formwerkzeugen zugestellt 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 Verschließen konventioneller Packungen bekannt und umfassen vorzugsweise einen Amboss und eine Sonotrode zum Verschweißen der Packung mittels Ultraschall.
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Duch die Verwendung einer Mehrzahl von Formwerkzeugen 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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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 Packmittelzuschnitt 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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Wenigstens 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.
