DE102008012121A1

DE102008012121A1 - Verbundverpackung sowie Verfahren zur Herstellung einer Verbundverpackung

Info

Publication number: DE102008012121A1
Application number: DE200810012121
Authority: DE
Inventors: Jörg Dr. Berger; Werner Dr. Seiche; Toma Scheider
Original assignee: SIG Technology AG
Current assignee: SIG Combibloc Services AG
Priority date: 2008-03-01
Filing date: 2008-03-01
Publication date: 2009-09-03
Also published as: WO2009109161A1

Abstract

Das Verfahren und die Vorrichtung dienen zur Herstellung einer Verbundverpackung. Es wird zunächst aus mindestens zwei Lagen von Ausgangsmaterialien ein Packmaterial dadurch hergestellt, daß die Lagen relativ zueinander fixiert werden. Anschließend wird aus dem Packmaterial eine behälterförmige Aufnahmeeinrichtung geformt. Die Lagen werden derart relativ zueinander fixiert, daß die Lagen lediglich bereichsweise miteinander verbunden werden und sich im übrigen unverbunden nebeneinander erstrecken.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbundverpackung, die mindestens bereichsweise aus einem Packmaterial besteht, das aus mindestens zwei Lagen ausgebildet ist und wobei die Lagen relativ zueinander fixiert sind und bei der das Packmaterial zur Begrenzung einer behälterförmigen Aufnahmeeinrichtung geformt ist.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundpackung, bei dem zunächst aus mindestens zwei Lagen ein Packmaterial dadurch hergestellt wird, daß die Lagen relativ zueinander fixiert werden und bei dem anschließend aus dem Packmaterial eine behälterförmige Aufnahmeeinrichtung geformt wird.
Derartige Verbundverpackungen werden beispielsweise verwendet, um in eine Ausführungsform als Kartonverpackung der Aufnahme von flüssigen Lebensmitteln zu dienen. Ein umfangreiches Anwendungsgebiet besteht beispielsweise in der Verpackung von Milch sowie von Fruchtsäften. Andere Anwendungen betreffen die Verpackung von Nahrungsmitteln wie beispielsweise Suppen, Saucen oder Bohnen. Generell können auch stückige Produkte oder Produkte mit stückigen Anteilen verpackt werden.
Bei einer typischen Kartonverpackung gemäß dem Stand der Technik besteht der Packstoff beispielsweise aus mehreren Lagen. Auch der verwendete Karton seinerseits kann typischer Weise aus mehreren Lagen bestehen, wobei eine äußere feste Decklage hoher Dichte sowie eine weichere Einlage geringerer Festigkeit und Dichte verwendet wird. Der Packstoff ist als ein Verbund aus mindestens einer Lage aus Karton und mehreren weiteren Lagen ausgebildet, wobei die Lage aus Karton wesentlich für die mechanische Festigkeit verantwortlich ist.
Bei derartigen Verbundverpackungen muß die Wandstärke des Packstoffes ausreichend dick gestaltet sein, um der befüllten Verbundverpackung eine ausreichende mechanische Stabilität zu verleihen. Insbesondere bei einem Stapeln einer Mehrzahl von befüllten Verbundverpackungen übereinander muß eine ausreichende Biege- und Druckfestigkeit gewährleistet sein.
Die durch die vorgegebene Festigkeit erforderlichen Wandstärken des Packstoffes führen zu entsprechenden hohen Materialkosten und zu ebenfalls entsprechenden Abfallmengen bei einer Entsorgung der Verbundverpackungen nach der vorgesehenen Benutzung.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbundverpackung der einleitend genannten Art derart zu konstruie ren, daß eine hohe mechanische Festigkeit bei einer verringerten Wandstärke des Packmaterials erreicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lagen bereichsweise miteinander verbunden sind und sich bereichsweise unverbunden nebeneinander erstrecken.
Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der einleitend genannten Art derart zu verbessern, daß die Herstellung einer stabilen Verbundverpackung mit verminderter Wandstärke unterstützt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lagen derart relativ zueinander fixiert werden, daß die Lagen lediglich bereichsweise miteinander verbunden werden und sich im übrigen unverbunden nebeneinander erstrecken.
Durch die erfindungsgemäße Konstruktion der Verbundverpackung sowie das entsprechende Herstellungsverfahren wird die Stabilität und insbesondere die Tragfähigkeit der Verbundverpackung wesentlich erhöht. Erfindungsgemäß wird ausgenutzt, daß ein Hohlprofil eine wesentlich größere Biegesteifigkeit relativ zu einem Vollprofil gleichen Gewichtes aufweist. Bei einer Umformung des Packmaterials zur Verbundverpackung wird mindestens eine der Lagen, vorzugsweise die einem Innenraum der Verbundverpackung zugewandte innere Lage, relativ zur anderen Lage verformt. Hierdurch werden ein oder mehrere Hohlprofile hergestellt, die die Erhöhung der mechanischen Festigkeit verursachen.
Unter einer unverbundenen Erstreckung der Lagen nebeneinander wird insbesondere verstanden, daß die Lagen in den betreffenden Bereichen unverbunden sind und einen Abstand relativ zueinander aufweisen.
Insbesondere ermöglicht die erfindungsgemäße Konstruktion den Ersatz der relativ dicken und festen Lagen aus Karton durch Lagen aus Papier, ohne die resultierende Festigkeit zu vermindern.
Eine Kombination unterschiedlicher Materialeigenschaften wird dadurch unterstützt, daß das Packmaterial zweilagig ausgebildet ist.
Besonders umweltfreundliche Verbundverpackungen können dadurch hergestellt werden, daß mindestens eine der Lagen eine Schicht aus Papier enthält.
Insbesondere ist daran gedacht, daß beide Lagen eine Schicht aus Papier enthalten.
Eine einfache Verarbeitbarkeit und eine preiswerte Fertigung werden dadurch unterstützt, daß die Lagen bereichsweise durch einen Kunststoff miteinander verbunden sind.
Eine besonders belastungsfähige Grundstruktur wird dadurch bereitgestellt, daß die Lagen in einem Eckbereich der Verbundverpackung relativ zueinander unverbunden sind, um eine stegartige Grundstruktur bereitzustellen.
Eine mit strebenartigen Strukturen verstärkte Verbundpackung kann dadurch erzeugt werden, daß die innere Lage im Eckbereich in Richtung auf einen Innenraum der Verbundverpackung gewölbt angeordnet ist.
Zur weiteren Unterstützung der Stabilität der Verbundverpackung ist vorgesehen, daß im Bereich mindestens einer Seitenfläche der Verbundverpackung die Lagen bereichsweise relativ zueinander unverbunden und mit einem Abstand relativ zueinander angeordnet sind.
Zusätzliche Möglichkeiten zur Kombination unterschiedlicher Materialeigenschaften werden dadurch erschlossen, daß jede der Lagen aus mindestens zwei Schichten ausgebildet ist.
Eine hohe Stabilität bei gleichzeitig geringem Materialgewicht wird dadurch erreicht, daß die unverbundenen Bereiche der Lagen im Bereich der Packungskanten eine strebenartige Struktur aufspannen.
Eine nochmalige Erhöhung der Stabilität wird dadurch unterstützt, daß im Bereich mindestens einer der Seitenflächen eine Struktur aus Verbindungsbereichen und unverbundenen Bereichen ausgebildet ist.
Zu einer preiswerten Herstellung der Verbundverpackung trägt es ebenfalls bei, daß das Packmaterial zur Begrenzung des Innenraumes gefaltet angeordnet ist.
Falteigenschaften eines Zuschnittes werden dadurch unterstützt, daß die Lagen in mindestens einem Faltbereich relativ zueinander unverbunden angeordnet sind.
Eine gezielte Verformung der unverbundenen Bereiche zwischen den Lagen kann dadurch unterstützt werden, daß mindestens eine der Lagen im unverbundenen Bereich eine Vorformung in Richtung einer vorgesehenen Auswölbung bei einer Überführung eines im wesentlichen ebenen Zuschnittes in die Kontur der Verbundverpackung aufweist.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
1 Einen Querschnitt durch einen zweilagigen Packstoff, wobei jede der Lagen mehrschichtig ausgebildet ist,
2 eine schematische Darstellung eines zweilagigen Packstoffes, wobei die Lagen in einem Seitenwandbereich einer Verbundverpackung relativ zueinander fixiert und in einem Eckbereich relativ zueinander unverbunden angeordnet sind,
3 die Anordnung gemäß 2 bei einer andersartigen Verformung des Eckbereiches,
4 eine Detaildarstellung von einzelnen Schichten eines zweilagigen Packstoffes,
5 eine schematische Darstellung von Verbindungsbereichen und unverbundenen Bereichen von Lagen eines Zuschnittes für eine Verbundverpackung, wobei die Seiten zweilagige Membranen bereitstellen und
6 eine gegenüber 6 abgewandelte Ausführungsform, bei der die Membranen zu Platten ausgesteift sind.
Gemäß der Ausführungsform in 1 besteht ein Packmaterial (1) aus zwei Lagen (2, 3), die ihrerseits wiederum aus einer Mehrzahl von Schichten (4) ausgebildet sind. Die Lagen (2, 3) weisen relativ zueinander Verbindungsbereiche (5) und unverbundene Bereiche (6) auf. In den Verbindungsbereichen (5) sind die Lagen (2, 3) relativ zueinander fixiert, in den unverbundenen Bereichen (6) erstrecken sich die Lagen (2, 3) gegeneinander beweglich und im wesentli chen nebeneinander. Gemäß der Ausführungsform in 1 weist der unverbundene Bereich (6) eine Länge (7) auf.
Gemäß der Ausführungsform in 2 ist das Packmaterial (1) zu einer Verbundpackung (8) geformt, die einen Innenraum (9) begrenzt. Die Verbundpackung (8) weist mindestens einen Eckbereich (10) auf, der gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel allerdings nicht winklig, sondern gerundet konturiert ist.
Im Eckbereich (10) haben sich die Lagen (2, 3) im unverbundenen Bereich (6) derart voneinander entfernt, daß die Lage (2) eine im wesentlichen glattflächige Außenkontur der Verbundpackung (8) bereitstellt und sich die Lage (3) in den Innenraum (9) hineinwölbt. Durch diese Verformung der Lage (3) erstreckt sich im unverbundenen Bereich (6) zwischen den Lagen (2, 3) ein Profilraum (11). Durch die den Profilraum (11) begrenzende Konturierung der Lagen (2, 3) erhält die Verbundverpackung (6) im Eckbereich (10) eine hohe mechanische Festigkeit.
3 zeigt eine Ausführungsform, bei der im Eckbereich (10) die äußere Lage (2) mit einem gegenüber 1 geringeren Krümmungsradius umgelenkt ist. Die innere Lage (3) ist bei einem Vergleich mit 2 stärker in Richtung auf den Innenraum (9) verformt, so daß ein größerer Profilraum (11) als in 2 bereitgestellt ist. Es wird somit im Vergleich zu 2 ein größer dimensioniertes Verstärkungsprofil bereitgestellt, das die Stabilität der Verbundverpackung (8) nochmals weiter erhöht.
Gemäß den Ausführungsformen in 2 und 3 erstreckt sich die innere Lage (3) zur Begrenzung des Profilraumes (12) vorzugsweise mit drei Wölbungsbereichen (12, 13, 14), die jeweils stetig ineinander übergeleitet sind. Die Wöl bungsbereiche (12, 13, 14) sind näherungsweise halbkreisartig bzw. kreissegmentartig ausgebildet. Die den Verbindungsbereichen (5) zugewandt angeordneten Wölbungsbereiche (12, 14) weisen vorzugsweise jeweils gleiche Krümmungsverläufe auf und wölben sich in den Profilraum (11) hinein. Der Wölbungsbereich (13) wölbt sich aus dem Profilraum (11) heraus.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel in 2 erstrecken sich die Wölbungsbereiche (12, 14) jeweils über einen Winkelbereich von etwa 102°, der Wölbungsbereich (13) erstreckt sich über einen Winkelbereich von etwa 114°. Die Mindestlänge des Bereiches (7) wird derart gewählt, daß der Außenradius etwa dreimal so groß wie der Innenradius ist. Gemäß dem Ausführungsbeispiel in 3 erstrecken sich die Wölbungsbereiche (12, 14) über einen Winkelbereich von jeweils etwa 130°, der Wölbungsbereich (13) erstreckt sich über einen Bereich von etwa 170°. Die Maximallänge des Bereiches (7) wird hier derart gewählt, daß der Außenradius etwa gleich dem Innenradius ist. Die konkrete Bemaßung der jeweiligen Winkelbereiche und der Konturverlauf können an die jeweiligen Materialeigenschaften sowie die zu gewährleistende Stabilität angepaßt werden.
Gemäß den Ausführungsformen in 2 und 3 ist insbesondere daran gedacht, Verbundverpackungen (8) bereitzustellen, die in einer in der Zeichnungsebene liegenden Querschnittfläche eine rechteckförmige, insbesondere quadratische, Grundfläche mit gerundeten Eckbereichen aufspannen. Derartige Verbundverpackungen lassen sich kompakt stapeln und verstauen und sind erfindungsgemäß mit einer außerordentlichen Stabilität versehen. Die Verbundverpackungen (8) können beispielsweise zur Aufnahme von Milch oder Fruchtsäften vorgesehen sein.
Seitenflächen (15, 16) der Verbundverpackung (8) verlaufen im wesentlichen eben und begrenzen den Innenraum (9). Insbesondere ist es möglich, die Lagen im Bereich der Seitenflächen (15, 16) bereichsweise unverbunden zur Ausbildung einer Doppelmembran anzuordnen.
4 zeigt einen stark vergrößerten Querschnitt durch die Lagen (2, 3). Es sind insbesondere die Materialien der einzelnen Schichten (4) angegeben. Erforderliche Barriereeigenschaften werden durch die aus Aluminium bestehende Lage (4) erreicht. Die aus Polyethylen bestehenden Schichten (4) dienen im wesentlichen der Feuchtigkeitsbeständigkeit sowie der Verbindung der Lagen (2, 3) miteinander.
5 zeigt eine Draufsicht auf einen Zuschnitt (17), aus dem durch Faltung und Versiegelung eine Verbundverpackung (8) gemäß 2 oder 3 hergestellt werden kann. Die dunklen breiten Linien stellen die verbundenen Bereiche (5) und die weißen Flächen die unverbundenen Bereiche (6) zwischen den Lagen (2, 3) dar. Die dünnen schwarzen Linien stellen Falzungen dar, an denen der Zuschnitt (17) zur Formung der Verbundpackung (8) zusammengefaltet wird. Durch den Zuschnitt (17) werden somit nicht nur unverbundene Bereiche (6) in Eckbereichen (10), sondern zusätzlich auch unverbundenen Bereiche (6) im Bereich der Seitenflächen (15, 16) sowie von Boden- bzw. Giebelflächen der Verbundverpackung (8) bereitgestellt. Hierdurch kann auch im Wandbereich der Verbundverpackung (8) eine zusätzliche, in der Regel allerdings geringfügige, Versteifung erreicht werden.
6 zeigt eine gegenüber 5 abgewandelte Ausführungsform, bei der im Bereich der Seitenflächen (15, 16) kleiner dimensionierte Strukturen aus Verbindungsbereichen (5) und unverbundenen Bereichen (19) hergestellt sind. Hierdurch kann eine nochmalige, allerdings in der Regel ebenfalls nur geringfügige, Erhöhung der Biegesteifigkeit und der Tragfestigkeit der Seitenflächen (15, 16) in 2 und 3 erreicht werden. Insbesondere ist daran gedacht, in die innere Lage flache Noppen einzuprägen. Hierdurch werden ein Lufteinschluß und damit ein definierter Abstand der Lagen erreicht. Ein vorteilhafter Krümmungsradius beträgt etwa 20 mm.
Eine besondere Bedeutung für die Herstellung der gewünschten Stabilität der Verbundverpackung (8) ist in der Vorbehandlung der unverbundenen Bereiche (11) zu sehen. Die Vorbehandlung dient dazu, daß die unverbundenen Bereiche (11) bei einer Formung der Verbundverpackung (8) gemäß 2 oder 3 aus dem Packmaterial (1) in die vorgegebene beabstandete Anordnung überführt werden und hierdurch die hohlkörperartige Struktur aufspannen. Eine entsprechende Vorverformung kann beispielsweise mechanisch durch Pressung oder Stauchung erfolgen, es ist ebenfalls möglich, vorab Querkräfte einzubringen oder eine Vorauswölbung durch Beaufschlagung mit einem unter Druck stehenden Medium, beispielsweise Druckluft, durchzuführen. Durch die Vorverformung wird die Ausprägung der Ecknähte sichergestellt.
Eine Formung der Verbundverpackung (8) aus dem Packmaterial (1) kann in konventioneller Art und Weise durch Herstellung von Zuschnitten (17) aus dem Packmaterial (1), einer anschließenden Durchführung von Falzvorgängen, Faltvorgängen und Siegelvorgängen erfolgen. Die Verbundverpackung (8) kann vollständig aus dem Packmaterial (1) ausgebildet sein, es ist aber auch daran gedacht, spezielle Verschlüsse, beispielsweise aus Kunststoff, zu verwenden.

Claims

Verbundverpackung, die mindestens bereichsweise aus einem Packmaterial besteht, daß aus mindestens zwei Lagen ausgebildet ist und wobei die Lagen relativ zueinander fixiert sind und bei der das Packmaterial zur Begrenzung einer behälterförmigen Aufnahmeeinrichtung geformt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagen (2, 3) bereichsweise miteinander verbunden sind und sich bereichsweise unverbunden nebeneinander erstrecken.
Verbundverpackung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Packmaterial (1) zweilagig ausgebildet ist.
Verbundverpackung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Lagen (2, 3) eine Schicht (4) aus Papier enthält.
Verbundverpackung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Lagen (2, 3) eine Schicht (4) aus Papier enthalten.
Verbundverpackung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagen (2, 3) bereichsweise durch einen Kunststoff miteinander verbunden sind.
Verbundverpackung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagen (2, 3) in einem Eckbereich (10) der Verbundverpackung (8) relativ zueinander unverbunden und mit einem Abstand relativ zueinander angeordnet sind.
Verbundverpackung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Lage (3) im Eckbereich (10) in Richtung auf einen Innenraum (9) der Verbundverpackung (8) gewölbt angeordnet ist.
Verbundverpackung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich mindestens einer Seitenfläche (15, 16) der Verbundverpackung (8) die Lagen (2, 3) bereichsweise relativ zueinander unverbunden und mit einem Abstand relativ zueinander angeordnet sind.
Verbundverpackung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Lagen (2, 3) aus mindestens zwei Schichten (4) ausgebildet ist.
Verbundverpackung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die unverbundenen Bereiche (6) der Lagen (2, 3) eine strebenartige Struktur aufspannen.
Verbundverpackung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich mindestens einer der Seitenflächen (15, 16) eine Struktur aus Verbindungsbereichen (5) und unverbundenen Bereichen (19) ausgebildet ist.
Verbundverpackung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Packmaterial (1) zur Begrenzung des Innenraumes (9) gefaltet angeordnet ist.
Verbundverpackung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagen (2, 3) in mindestens einem Faltbereich relativ zueinander unverbunden angeordnet sind.
Verbundverpackung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Lagen (2, 3) im unverbundenen Bereich (6) eine Vorformung in Richtung einer vorgesehenen Auswölbung bei einer Überführung eines im wesentlichen ebenen Zuschnittes (17) in die Kontur der Verbundverpackung (8) aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer Verbundverpackung, bei dem zunächst aus mindestens zwei Lagen ein Packmaterial dadurch hergestellt wird, daß die Lagen relativ zueinander fixiert werden und bei dem anschließend aus dem Packmaterial eine behälterförmige Aufnahmeeinrichtung geformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagen (2, 3) derart relativ zueinander fixiert werden, daß die Lagen (2, 3) lediglich bereichsweise miteinander verbunden werden und sich im übrigen unverbunden nebeneinander erstrecken.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Packmaterial (1) durch die Anordnung von zwei Lagen (2, 3) hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Lagen (2, 3) mindestens bereichsweise aus Papier hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß beide Lagen (2, 3) mindestens bereichsweise aus Papier hergestellt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagen (2, 3) bereichsweise durch Kunststoff miteinander verbunden werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagen (2, 3) in einem Eckbereich (10) der Verbundverpackung (8) relativ zueinander in einem unverbundenen Zustand belassen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Formung der Verbundverpackung (8) aus dem Packmaterial (1) eine innere Lage (3) in Richtung auf einen Innenraum (9) der Verbundverpackung (8) gewölbt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagen (2, 3) im Bereich mindestens einer Seitenfläche (15, 16) der Verbundverpac kung (8) in einem relativ zueinander unverbundenen Zustand belassen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Lagen (2, 3) durch die Verbindung von mindestens zwei Schichten (4) miteinander hergestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Formung der Verbundverpackung (8) aus dem Packmaterial (1) durch die unverbundenen Bereiche (6) der Lagen (2, 3) eine strebenartige Struktur bereitgestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich mindestens einer der Seitenflächen (15, 16) der Verbundverpackung (8) durch die Positionierung der Verbindungsbereiche (5) eine Struktur aus Verbindungsbereichen (5) und unverbundenen Bereichen (19) bereitgestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbundverpackung (8) aus dem Packmaterial (1) gefaltet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagen (2, 3) im Bereich von Falzungen (18) zur Bereitstellung von Faltbereichen relativ zueinander unverbunden belassen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Lagen (2, 3) in mindestens einem unverbundenen Bereich (6) zur Unterstützung einer Auswölbung vorgeformt wird.