DE102017005666A1 - Opening area of a packaging material - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft den Öffnungsbereich eines Verpackungsmaterials für kartonbasierte Verpackungslösungen mit wenigstens einer Perforation zur partiellen Schwächung der Festigkeitseigenschaften wenigstens einer Verpackungsmaterialschicht, wobei wenigstens eine Rillung mit der wenigstens einen Perforation kombiniert ist derart, dass die partielle Schwächung der Festigkeitseigenschaften in öffnungsunterstützender Weise modifiziert ist.The invention relates to the opening region of a packaging material for carton-based packaging solutions having at least one perforation for partially weakening the strength properties of at least one packaging material layer, wherein at least one groove is combined with the at least one perforation such that the partial weakening of the strength properties is modified in an opening-assisting manner.
Description
Die Erfindung betrifft den Öffnungsbereich eines Verpackungsmaterials für kartonbasierte Verpackungslösungen mit wenigstens einer Perforation zur partiellen Schwächung der Festigkeitseigenschaften wenigstens einer Verpackungsmaterialschicht.The invention relates to the opening region of a packaging material for cardboard-based packaging solutions having at least one perforation for partially weakening the strength properties of at least one packaging material layer.
Um verschiedene Güter, Produkte, Lebensmittel und andere schutzbedürftige Gegenstände zu verpacken, zu portionieren, einzuhausen und dergleichen werden eine Vielzahl in ihren Eigenschaften, Ausgestaltungen und Techniken variierende Verpackungslösungen angewendet.In order to pack, portion, store, and the like various goods, products, foods, and other items requiring protection, a variety of packaging solutions varying in their characteristics, configurations, and techniques are employed.
Bei der Verpackung und, oder Portionierung von Lebensmitteln und insbesondere schütt- oder fließfähigen Nahrungsmitteln wie beispielsweise Säfte, Tees, Milch, Suppen, Saucen, Pulver, Granulate sind als Verpackungslösungen Glasbehälter, Kunststoffflaschen, Schlauchbeutel, Blisterlösungen und Kartonverpackungen vorgesehen.In the packaging and or portioning of foods and in particular pourable or flowable foods such as juices, teas, milk, soups, sauces, powders, granules, glass containers, plastic bottles, tubular bags, blister solutions and cardboard packaging are provided as packaging solutions.
Kartonagebasierte Verpackungslösungen für fließ- oder schüttfähige Produkte haben grundsätzlich die Aufgabe, das zu verpackende Produkt zuverlässig und wenigstens temporär aufzunehmen, zu bevorraten und bei Bedarf wieder freizugeben. Sind die zu verpackenden fließ- oder schüttfähige Produkte Lebensmittel im weiteren Sinn können weitere Anforderungen an die Verpackungslösung hinzutreten. Dazu zählen insbesondere Schutzfunktionen, die das Lebensmittel wenigstens zeitweise derart bevorraten, dass das Lebensmittel die für den Verzehr erforderlichen Eigenschaften und Zustände einnimmt oder beibehält.Cardboard-based packaging solutions for flowable or pourable products basically have the task of reliably picking up, storing and releasing the product to be packaged, at least temporarily. If the pourable or pourable products to be packaged are foodstuffs in the broader sense, further requirements can be added to the packaging solution. These include, in particular, protective functions that at least temporarily store the food in such a way that the food occupies or maintains the properties and conditions required for consumption.
Eine in diesem Zusammenhang wichtige Schutzfunktion ist das zuverlässige Fernhalten von zumeist äußeren Einwirkungen auf das verpackte Lebensmittel. Sehr wesentlich für die Haltbarkeit, das heißt die Aufrechterhaltung der lebensmittelbiologischen Eigenschaften zum Zeitpunkt des Verpackens ist der Schutz vor schädlichen Klein- und Kleinstlebewesens wie beispielsweise Keimen, Sporen, Einzellern und so weiter. Bei der Einwirkung von Keimen durch Kontakt mit dem jeweiligen Lebensmittel werden biologische Prozesse ausgelöst, die zum Verderben des Lebensmittels und damit zur Ungenießbarkeit führen.An important protective function in this context is the reliable removal of mostly external influences on the packaged food. Very important for the durability, that is, the maintenance of food-biological properties at the time of packaging is the protection against harmful microorganisms such as germs, spores, unicellulars and so on. When germs come into contact with the food in question, biological processes are triggered which lead to spoilage of the food and thus to inedibility.
Eine andere wichtige Schutzfunktion hinsichtlich Lichteinwirkung und insbesondere auch dessen Ausbildung in verschiedenen elektromagnetischen Wellenspektren kann je nach zu verpackendem Lebensmittel erforderlich sein. Lichteinwirkungen können beispielsweise dazu führen, dass infrarot- oder ultraviolettlichtempfindliche Vitamine und andere Bestandteile zerstört werden, sodass Qualität und Nährwertgehalte von Lebensmitteln reduziert beziehungsweise verschlechtert werden. Lichteinwirkungen können auch unansehnliche und unappetitliche Verfärbungen hervorrufen.Another important protective function with regard to exposure to light, and in particular also its formation in various electromagnetic wave spectra, may be required depending on the food to be packaged. Light effects, for example, can lead to the destruction of infrared or ultraviolet light-sensitive vitamins and other constituents, so that the quality and nutritive content of foods are reduced or worsened. Light effects can also cause unsightly and unappetizing discoloration.
Werden kartonagebasierte Verpackungslösungen für fließ- oder schüttfähige Produkte und insbesondere Lebensmittel eingesetzt müssen Maßnahmen ergriffen werden, um die jeweils erforderlichen Schutzfunktionen zu realisieren.If cartonage-based packaging solutions are used for flowable or free-flowing products and in particular foodstuffs, measures must be taken to implement the necessary protective functions.
Karton als primärer Werkstoff für kartonagebasierte Verpackungslösungen ist ein aus Zellstoff, Altpapier und, oder Holzschliff aus verschiedenen Holzarten hergestelltes Basismaterial, das die vorgenannten Schutzfunktionen nicht, nicht ohne weiteres oder in nicht ausreichender Weise unterstützt.Cardboard as a primary material for cartonage-based packaging solutions is a base material made of pulp, waste paper and, or wood pulp of different types of wood, which does not support the aforementioned protective functions, not readily or inadequately.
Um in kartonagebasierten Verpackungslösungen wenigstens eine der Schutzfunktionen zu implementieren und, oder die für flüssige oder fließfähige Produkte oder Lebensmittel wichtige Eigenschaft der hermetischen Dichtheit zu erzeugen werden mehrschichtige sogenannte Packstoffe für solche Verpackungslösungen geschaffen. Bei diesen Packstoffen dient der Karton als primärer Werkstoff praktisch als Träger- und Basismaterial zur Realisierung der mechanisch erforderlichen Eigenschaften und, oder der strukturellen Integrität. Ergänzt wird der Karton durch wenigstens ein einseitig oder beidseitig aufgebrachtes Beschichtungsmaterial.In order to implement at least one of the protective functions in cartonage-based packaging solutions and / or to produce the property of hermetic tightness which is important for liquid or flowable products or foods, multilayered so-called packaging materials for such packaging solutions are created. With these packaging materials, the cardboard serves as a primary material practically as a carrier and base material for realizing the mechanically required properties and / or the structural integrity. The cardboard is supplemented by at least one coating material applied on one or both sides.
Beschichtungsmaterialien zur Realisierung von beispielsweise einer Lichtbarriere zur Verhinderung oder Reduzierung von Lichteinwirkung kann Aluminium sein. Aluminium in verschiedenen Formen beispielsweise als Bahn oder Bogen, als aufgedampfte Partikel oder gelöst in einer Suspension kann bei ausreichender Schichtdicke die Lichteinwirkung verhindern.Coating materials for realizing, for example, a light barrier to prevent or reduce exposure to light may be aluminum. Aluminum in various forms, for example as a web or sheet, as vapor-deposited particles or dissolved in a suspension can prevent the action of light when the layer thickness is sufficient.
Beschichtungsmaterialien zur Realisierung von beispielsweise einer hermetischen Packstoffdichtheit können aus verschiedenen Kunststoffen wie beispielsweise Polyethylen (PE), Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer (EVOH) oder auch Polypropylen (PP) gebildet sein und Barriere- und oder Haftvermittlereigenschaften in unterschiedlicher Ausprägung aufweisen. Additiv oder alternativ können kunststoffbasierte Beschichtungsmaterialien der kartonbasierten Verpackungslösung oder den Packstoffen weitere funktionale Eigenschaften wie beispielsweise gute Bedruckfähigkeit, Oberflächeneigenschaften, Oberflächenbeschaffenheiten und dergleichen verleihen.Coating materials for the realization of, for example, a hermetic packaging material impermeability can be formed from various plastics such as polyethylene (PE), ethylene-vinyl alcohol copolymer (EVOH) or polypropylene (PP) and have barrier and / or adhesion promoter properties to varying degrees. Additively or alternatively, plastic-based coating materials can impart further functional properties to the carton-based packaging solution or to the packaging materials, such as good printability, surface properties, surface finishes, and the like.
Die mechanischen Eigenschaften von Kartonwerkstoffen sind unter anderem abhängig von dem Basismaterial, der Holzsorte, der Faserorientierung, den jeweiligen Herstellungsschritten, den zugesetzten Additiven, der Werkstoffdichte beziehungsweise dessen Grammatur und der Werkstoffdicke und können infolge Fasertypen, -dichte und deren Ausrichtung auch lokal im Werkstoff variieren mit der Folge, dass ein wenigstens bereichsweise und richtungsabhängig anisotroper Basiswerkstoff vorliegt.Among other things, the mechanical properties of paperboard materials depend on the base material, the type of wood, the fiber orientation, the respective production steps, the added additives, the material density or its grammage and the material thickness and may also vary locally in the material due to fiber types, density and their orientation with the result that an at least partially and directionally anisotropic base material is present.
Neben den zuvor genannten Aufgaben, Eigenschaften und Anforderungen an Verpackungslösungen für verschiedene Güter, Produkte, Lebensmittel und andere schutzbedürftige Gegenstände kann es erforderlich sein, die Öffnung der Verpackungslösung und, oder das Wiederverschließen der Verpackung bei der lediglich teilweisen Entnahme von Produkten zu bewerkstelligen. Dazu werden verschiedene Varianten eingesetzt die dem Grundgedanken entsprechen, die mechanischen Eigenschaften und, oder die strukturelle Integrität des festigkeitsbestimmenden Basiswerkstoffes Karton gezielt und partiell begrenzt in einer für die Öffnung und gegebenenfalls das (Wieder-)Verschließen geeigneten Weise zu beeinflussen oder zu modifizieren.In addition to the above-mentioned tasks, characteristics and requirements for packaging solutions for various goods, products, foodstuffs and other items requiring protection, it may be necessary to open the packaging solution and / or reseal the packaging when only partially removing products. For this purpose, various variants are used which correspond to the basic idea of influencing or modifying the mechanical properties and / or the structural integrity of the strength-determining base material cardboard in a targeted and partially limited manner in a manner suitable for the opening and possibly the (re) closing.
Häufig besteht die öffnungs- oder verschließunterstützende Modifikation in einer partiellen Schwächung der Festigkeitseigenschaften und, oder Entfernen eines Teilflächenelementes des Basiskartons.Often, the opening or closing assisting modification is a partial weakening of the strength properties and or removal of a partial surface element of the base carton.
Eine erste Variante kann beispielsweise darin bestehen, vor der Beschichtung des Basiskartons aus diesem ein Flächenstück, meist in Form eines kreisförmigen Loches, zu entfernen. Anschließend werden die erforderlichen Beschichtungsmaterialien ganzflächig, das heißt über dem Karton und dem entfernten Flächenstückbereich aufgebracht. Auf diese Weise ist das Verpackungsmaterial partiell in öffnungs- und, oder verschließunterstützender Art modifiziert. Besonders Vorteilhaft ist diese Modifikation bei dem Einsatz von Öffnungshilfen, Verschlüssen und insbesondere Drehverschlüssen oder Trinkhalmen, die mit der partiellen Modifikation zusammenwirken.A first variant may be, for example, to remove a surface piece, usually in the form of a circular hole, before coating the base box therefrom. Subsequently, the required coating materials are applied over the whole area, that is to say above the cardboard and the removed surface area. In this way, the packaging material is partially modified in opening and / or closing-supporting manner. This modification is particularly advantageous in the use of opening aids, closures and in particular screw caps or drinking straws, which interact with the partial modification.
Eine andere Variante unterstützt die Öffnung der Verpackungslösung durch die partielle Schwächung des Packstoffes beziehungsweise des zu einem Verpackungsmaterial wenigstens teilweise beschichteten Basiskartons. Dazu wird in wenigstens zwei Schichten des Verpackungsmaterials beziehungsweise des Packstoffes eine Perforation unterschiedlicher geometrischer Ausgestaltung eingebracht. Vorzugsweise ist die Perforation in dem Basiskarton und wenigstens einem Beschichtungsmaterial vorgesehen. Um die Barriereeigenschaften hinsichtlich Lichteinwirkung beizubehalten kann es vorteilhaft sein, die Aluminiumbeschichtung nicht zu perforieren.Another variant supports the opening of the packaging solution by the partial weakening of the packaging material or of the at least partially coated base cardboard to a packaging material. For this purpose, a perforation of different geometrical design is introduced into at least two layers of the packaging material or of the packaging material. Preferably, the perforation is provided in the base board and at least one coating material. In order to maintain the barrier properties with respect to exposure to light, it may be advantageous not to perforate the aluminum coating.
Durch diese Vorgehensweise nicht alle Schichten und, oder Laminatbestandteile eines Verpackungsmaterials beziehungsweise Packstoffes zu perforieren ergibt sich die Anforderung, die Perforation auf eine genau definierte Packstoff-/Verpackungsmaterialtiefe zu begrenzen, sodass die mechanischen Eigenschaften wie zuvor beschrieben modifiziert und die jeweiligen Schutzfunktionen durch Beschichtungsmaterialien wenigstens teilweise unangetastet sind. Man spricht in diesem Zusammenhang von Schnitt-/Steg-Perforationen, weil der perforierte Werkstoff in Dickenrichtung einen Schnitt und einen (nicht geschnittenen) Steg aufweist.By this procedure, not all layers and, or laminate components of a packaging material or packaging material to perforate the requirement to limit the perforation to a well-defined packaging material / packaging material depth, so that the mechanical properties as described above modified and the respective protective functions by coating materials at least partially untouched. In this context, cut / web perforations are used because the perforated material has a cut in the thickness direction and a web (not cut).
Andere denkbare Perforationen können auf Mikrolochstanzungen (Mikroperforation) oder Abkantung beziehungsweise Abknicken (Knickperforation) basieren.Other conceivable perforations can be based on microhole perforations (microperforation) or bending or kinking (kink perforation).
Um Perforationen mit verschiedenen geometrischen Ausbildungen (beispielsweise sogenannte Schnitte, Stege oder Halfcut) zu realisieren werden verschiedene Fertigungsverfahren und Werkzeuge eingesetzt, beispielsweise Laserschneiden oder mechanisch basierte Perforationseinbringung durch rotativ bewegte Stanzbleche oder Segmente oder durch lineare Bewegungskinematiken beispielsweise auf einer Flachbettstanze.In order to realize perforations with different geometrical configurations (for example so-called cuts, webs or half-cuts), different production methods and tools are used, for example laser cutting or mechanically based perforation insertion by rotationally moving stamped sheets or segments or by linear kinematics of motion, for example on a flatbed punch.
Eingebracht werden können Perforationen in verschiedenen Stadien der Packstoffherstellung und, oder vor der Füllung einer Verpackungslösung mit einem zu schützenden Produkt. Dazu können Rollenschneider, Beschichtungsanlagen, Druckmaschinen, Stanzen, Längsnahtmaschinen und, oder Füllmaschinen mit entsprechend geeigneten Einrichtungen ausgestattet sein.Perforations may be introduced at various stages of packaging manufacture and / or before filling a packaging solution with a product to be protected. For this purpose, slitters, coating systems, printing machines, punches, longitudinal seaming machines and, or filling machines can be equipped with appropriate facilities.
Perforationen und, oder überbeschichtete Flächenstücke der vorgenannten Art können mit verschiedenen Öffnungshilfen funktional zusammenwirken:
- - Öffnungshilfen mit Schneidelementen basieren auf Vielzahngeometrien,
- - Öffnungshilfen mit einer oder zwei Zähnen aufweisend unterschiedliche Bewegungskinematiken in einer oder mehrerer Raumrichtungen,
- - Öffnungshilfen mit Schneiden geeignet auch für Karton oder nur für Beschichtungsmaterialien,
- - Öffnungshilfen basierend auf Drückfunktionen mit Bewegungskinematiken in vorwiegend einer Raumrichtung.
- - Opening aids with cutting elements are based on multi-tooth geometries,
- Opening aids with one or two teeth having different movement kinematics in one or more spatial directions,
- - Opening aids with cutting suitable also for cardboard or only for coating materials,
- - Opening aids based on pressing functions with motion kinematics in predominantly one spatial direction.
Verpackungslösungen, Packstoffe und Verpackungsmaterial können insbesondere im Zusammenhang mit Öffnungshilfen beziehungsweise mit öffnungs- oder verschließunterstützenden Modifikationen des Basiskartons durch partielle Schwächung der Festigkeitseigenschaften und, oder Entfernen eines Teilflächenelementes erhebliche Probleme und, oder Nachteile aufweisen.Packaging solutions, packaging materials and packaging material can be used in particular in connection with opening aids or with opening or closing-supporting modifications of the base board by partial weakening of the strength properties and / or removal a sub-surface element have significant problems and, or disadvantages.
Durch die lokal verringerten Festigkeitseigenschaften ist die Empfindlichkeit des Packstoffes in seiner bahn- oder bogenförmigen Gestalt erheblich gesteigert verbunden mit dem Risiko unbeabsichtigter Beschädigung beispielsweise bei der weiteren Fertigung, Handhabung oder Transport.Due to the locally reduced strength properties, the sensitivity of the packaging material in its web-shaped or arcuate shape is considerably increased, together with the risk of unintentional damage, for example during further production, handling or transport.
Vielfach sind die öffnungs- oder verschließunterstützenden Modifikationen des Basiskartons sowie die vorbereitenden oder nachfolgenden Fertigungsschritte teuer, aufwändig und, oder kompliziert. Auch sind gegebenenfalls spezielle maschinelle Ausgestaltungen der Fertigungsanlagen erforderlich.In many cases, the opening or closing-supporting modifications of the base box as well as the preparatory or subsequent production steps are expensive, time-consuming and complicated. Also, special machine designs of the manufacturing equipment may be required.
Bei der fertigungstechnischen Realisierung der öffnungs- oder verschließunterstützenden Modifikationen durch Laserschneiden können sich Qualitätsdefizite durch Aussetzungen des Laserstrahls während des Schnittes (diskontinuierlicher Laserstrahl) oder infolge abweichender, das heißt insbesondere zeitverzögerter Start- und Stoppeffekte ergeben.In the production engineering realization of the opening or closing supporting modifications by laser cutting, quality deficits can result from exposure of the laser beam during the cut (discontinuous laser beam) or as a result of deviating, that is, in particular time-delayed start and stop effects.
Ein weiteres Problem bei der partiellen Schwächung der Festigkeitseigenschaften und, oder Entfernen eines Teilflächenelementes des Basiskartons und, oder des Packstoffes beziehungsweise des Verpackungsmaterials durch oder mittels Laserschnitte kann sich durch das physikalische Wirkprinzip dieser Fertigungsform ergeben. Laser oder allgemeiner gebündeltes und in der Regel hochkonzentriertes Licht resultiert in ein thermisches Schneidverfahren. Durch die partielle Einwirkung sehr hoher Temperaturen kann der Basiskarton und, oder andere Verpackungsmaterialkomponenten lokale Verbrennungen, Schmaucheffekte und, oder andere Verkohlungen erleiden. Effekte dieser Art können sich in geschmacklich negativer Weise auf das zu verpackende Lebensmittel auswirken.Another problem in the partial weakening of the strength properties and, or removing a partial surface element of the base box and, or the packaging material or the packaging material or by laser cuts may result from the physical effect of this manufacturing form. Laser or more generally bundled and usually highly concentrated light results in a thermal cutting process. Due to the partial action of very high temperatures, the base board and / or other packaging material components may suffer local burns, smoldering effects and / or other charring. Effects of this kind can have a negative effect on the food to be packaged.
Wird die Schwächung der Festigkeitseigenschaften des Basiskartons und, oder des Packstoffes beziehungsweise des Verpackungsmaterials durch Perforation herbeigeführt ist eine hochpräzise und nicht immer zuverlässig einzuhaltende Eintauch- beziehungsweise Schnitttiefe erforderlich. Dieser Umstand ist primär, aber nicht ausschließlich auf zwei Einflussfaktoren zurückzuführen: Zum einen ist eine sehr toleranzarme Fertigungssteuerung erforderlich, zum anderen ist bereits die Ermittlung der richtigen Eintauch- beziehungsweise Schnitttiefe erheblich toleranz- und ungenauigkeitsbehaftet. Weiterhin liegt häufig die Situation vor, dass die Werkstoffdicken des Basiskartons und der Beschichtungsmaterialien sehr erheblich voneinander abweichen können.If the weakening of the strength properties of the base board and / or of the packaging material or of the packaging material is brought about by perforation, a high-precision and not always reliably observed immersion or cutting depth is required. This circumstance is primarily, but not exclusively, attributable to two influencing factors: On the one hand, very low-tolerance production control is required; on the other hand, the determination of the correct immersion or cutting depth is already subject to considerable tolerances and inaccuracies. Furthermore, there is often the situation that the material thicknesses of the base board and the coating materials can vary considerably from each other.
Infolge dieser Unwägbarkeiten besteht das latente Risiko, dass die partielle Schwächung der Festigkeitseigenschaften des Basiskartons und, oder des Packstoffes beziehungsweise des Verpackungsmaterials bei zu geringer Perforationstiefe zumindest lokal nicht den angestrebten Werten entspricht oder das bei zu hoher Perforationstiefe die jeweiligen Schutzfunktionen der Beschichtungsmaterialien beeinträchtigt sind.As a result of these imponderables, there is the latent risk that the partial weakening of the strength properties of the base board and / or the packaging material or the packaging material does not meet the desired values at least locally if the perforation depth is too low or if the respective protective functions of the coating materials are impaired if the depth of perforation is too high.
Infolge des Einsatzes von Polyethylen (PE) als ein Beschichtungsmaterial kann sich im Zusammenhang mit der partiellen Schwächung der Festigkeitseigenschaften und, oder Entfernen eines Teilflächenelementes des Basiskartons und, oder des Packstoffes beziehungsweise des Verpackungsmaterials das sogenannte Problem des „PE-Ziehens“ ergeben. Darunter verstehen Verpackungsfachleute das wenigstens temporär auftretende elastisch-plastische Materialverhalten des PE vor allem, aber nicht nur bei der Öffnung der Verpackung. Das PE kann als Folge seines Materialverhaltens Fäden ziehen und, oder ähnlich einer elastischen Membran nicht durchtrennt werden. Der elastische Anteil des Materialverhaltens kann in Rückstellkräften resultieren und die sich bildende Produktentnahmeöffnung der Verpackung in ungünstigen Fällen teilweise oder vollständig ungewollt verschließen.Due to the use of polyethylene (PE) as a coating material, the so-called "PE-drawing" problem may arise in connection with the partial weakening of the strength properties and / or removal of a partial surface element of the base board and / or the packaging material. Under this packaging experts understand the at least temporarily occurring elastic-plastic material behavior of PE especially, but not only at the opening of the packaging. As a result of its material behavior, the PE can draw threads and, or similar to an elastic membrane, can not be severed. The elastic portion of the material behavior can result in restoring forces and close the forming product removal opening of the package in unfavorable cases partially or completely unintentionally.
Als fertigungstechnische Herausforderung gestalten sich regelmäßig die einzuhaltenden Form-und Lagetoleranzen der partiellen Schwächungen der Festigkeitseigenschaften und, oder Entfernen eines Teilflächenelementes des Basiskartons und, oder des Packstoffes beziehungsweise des Verpackungsmaterials in ihrer geometrischen Ausgestaltung in absoluter oder relativer Hinsicht zueinander und, oder die relative Lage zu einer Öffnungshilfe. Besonders problematisch sind die sich gegebenenfalls in unerwünschter Weise aufaddierenden Toleranzen der daran beteiligten Fertigungsschritte.As a production engineering challenge, the shape and position tolerances of the partial weakenings of the strength properties and or removal of a partial surface element of the base board and / or of the packaging material or of the packaging material in their geometrical configuration are designed in absolute or relative respect to each other and or the relative position an opening aid. Particularly problematic are the optionally undesirably adding up tolerances of the production steps involved.
Es ist Aufgabe der Erfindung kartonagebasierte Verpackungslösungen mit wenigstens einer Schutzfunktion hinsichtlich vorzusehender öffnungs- oder verschließunterstützender Modifikationen durch partielle Schwächungen der Festigkeitseigenschaften und, oder Entfernen eines Teilflächenelementes weiterzubilden und bestehende Nachteile zumindest teilweise zu reduzieren.It is an object of the invention to develop cartonage-based packaging solutions with at least one protective function with regard to opening or closing-supporting modifications to be provided by partial weakening of the strength properties and / or removal of a partial surface element and to at least partially reduce existing disadvantages.
Die erfindungsgemäße Lehre erkennt, dass Perforationen durch eine Kombination mit Rillungen geeignet sind, die lokalen Werkstoffeigenschaften des zu perforierenden bahn- oder bogenförmigen Verpackungsmaterials beziehungsweise Packstoffes in einem definiert-geometrischen Bereich derart zu beeinflussen, dass die Eintauchbeziehungsweise Schnitttiefe des Perforationswerkzeuges erheblich genauer und toleranzreduziert erfolgt. Im Ergebnis werden Perforationen in Verpackungsmaterialien beziehungsweise Packstoffen unterstützt, deren Schnitttiefe beziehungsweise Stegdicke in sehr engen Toleranzbereichen liegen und sowohl definiert als auch reproduzierbar sind.The teaching according to the invention recognizes that perforations by means of a combination with grooves are suitable for influencing the local material properties of the web or sheet-shaped packaging material or packaging material to be perforated in a defined geometric region such that the immersion or cutting depth of the perforation tool takes place considerably more accurately and with reduced tolerances. in the As a result, perforations in packaging materials or packaging materials are supported whose depth of cut or web thickness are within very narrow tolerance ranges and are both defined and reproducible.
Bei den bisher bekannten Perforationen dringt ein Perforationswerkzeug, das beispielsweise durch einen oder eine Mehrzahl von Schneidzähnen gebildet ist, infolge einer auf das Perforationswerkzeug einwirkenden und im Wesentlichen lotrecht auf das zu perforierende Werkstück wirkende Kraft in die Beschichtungsmaterialien und, oder den Basiskarton des Verpackungsmaterials beziehungsweise Packstoffes ein. Der Karton mit seinen wenigstens lokal vorhandenen anisotropen mechanischen Eigenschaften wird infolge dessen innerhalb eines diskreten Volumenelementes zunächst gestaucht beziehungsweise zusammengepresst bevor die Kartonfasern reißen oder durchtrennt werden.In the previously known perforations penetrates a perforation tool, which is formed for example by one or a plurality of cutting teeth, as a result of acting on the perforation tool and acting substantially perpendicular to the workpiece to be perforated force in the coating materials and, or the base box of the packaging material or packaging material one. As a result, the cardboard with its at least locally present anisotropic mechanical properties is first compressed or compressed within a discrete volume element before the cardboard fibers are torn or severed.
Diese prinzipiell auf elastisch-plastischem Werkstoffverhalten basierenden Effekte sind bei Kartonagen nicht nur besonders ausgeprägt, sondern bereichsweise erheblich variierend und nicht im Vorhinein definierbar. Primär verantwortlich sind die statistisch regellosen Ausrichtungen der Holzfasern innerhalb des Kartons sowie die Verwendung von unterschiedlichen Holzsorten mit ungleichen strukturellen Eigenschaften und Materialdicken in einer Charge für die Kartonherstellung.These effects, which are fundamentally based on elastic-plastic material behavior, are not only particularly pronounced in the case of cardboard packaging, but also vary considerably in some areas and can not be defined in advance. Primarily responsible are the statistically random alignments of wood fibers inside the box and the use of different types of wood with unequal structural properties and material thicknesses in one batch for board production.
Die Erfindung erkennt, dass nicht nur aber insbesondere die elastische Komponente des Materialverhaltens maßgeblichen Einfluss auf die Schnitttiefe und, oder die Stegdicke und, oder das Verhältnis beider zueinander hat und sich dadurch deren erhebliche Toleranzbreiten ergeben.The invention recognizes that not only but in particular the elastic component of the material behavior has a decisive influence on the depth of cut and / or the web thickness and, or the relationship between the two, resulting in their considerable tolerance widths.
Als Folge der sich ergebenden Tiefentoleranzen kann entweder der Basiskarton nicht ausreichend, das heißt über seiner Materialdicke perforiert werden oder es wird auch der in Perforationsrichtung an den Karton angrenzende Beschichtungswerkstoff eingeschnitten oder es werden in diesen durch den Schnittkeil des Perforationswerkzeugs Spannungen induziert. Ist der angrenzende Beschichtungswerkstoff beispielsweise ein Aluminium können durch die verringerten mechanischen Eigenschaften direkt oder in der weiteren Folge Risse entstehen oder er wird durchtrennt, sodass die Barriereeigenschaften verloren gehen.As a result of the resulting depth tolerances either the base board can not be sufficiently perforated, that is to say over its material thickness, or the coating material adjoining the board in the direction of perforation is also cut in or stresses are induced in it by the cutting wedge of the perforation tool. If the adjoining coating material is, for example, an aluminum, the reduced mechanical properties can lead to cracks occurring directly or subsequently, or it is severed, so that the barrier properties are lost.
Die Erfindung erkennt weiterhin, dass Rillungen geeignet sind zur signifikanten Beeinflussung der elastischen Komponente des Materialverhaltens des Basiskartons und, oder wenigstens einem der Beschichtungsmaterialien. Unter Rillungen im Sinn der Erfindung sind alle vorzugsweise linienförmigen und kerbartigen, von einer Oberfläche des Packstoffes beziehungsweise des Verpackungsmaterials ausgehenden Werkstoffkomprimierungen zu verstehen.The invention further recognizes that creases are suitable for significantly influencing the elastic component of the material behavior of the base board and / or at least one of the coating materials. Under creases in the context of the invention are all preferably linear and notched, emanating from a surface of the packaging material or the packaging material material compression to understand.
Die komprimierten Werkstoffbereiche erstrecken sich insbesondere bei dem Kartonagematerial in einem lokal begrenzten und direkten Umfeld der Rilllinien, welche praktisch Oberflächenkerben darstellen. Weiterhin erkennt die Erfindung, dass die Werkstoffreaktion auf die Rillung durch einen Komprimierungsgradienten geprägt ist. Das bedeutet, dass die resultierende Werkstoffverdichtung im direkten Umfeld der Oberflächenkerbe diskontinuierlich in Querrichtung zur Rilllinie ist und ein relatives Komprimierungsmaximum im Kerbgrund vorliegt.The compressed material regions extend in particular in the cardboard material in a localized and direct environment of the creasing lines, which are practically surface notches. Furthermore, the invention recognizes that the material reaction to the scoring is characterized by a compression gradient. This means that the resulting material compaction in the immediate vicinity of the surface notch is discontinuous in the transverse direction to the crease line and a relative compression maximum is present in the notch root.
Die wenigstens lokale Komprimierung durch Rillungen ist Ergebnis eines Stauchungsprozesses resultierend aus einer Kraftbelastung, die vorzugsweise annähernd lotrecht durch das Rillwerkzeug auf das zu rillende Werkstück aufgebracht und dem Betrag nach so gewählt wird, dass der elastische Verformungsanteil vollständig und der plastische Verformungsanteil des Packstoffes beziehungsweise des Verpackungsmaterials teilweise provoziert wird. Ergebnis eines Rillungsprozesses ist eine von der Werkstückoberfläche ausgehende Kerbe mit einem lokal gestauchten Komprimierungsbereich in Form einer bleibenden Verformung.The at least local compression by creasing is the result of a compression process resulting from a force loading, preferably applied approximately perpendicularly by the creasing tool on the workpiece to be grooved and the amount is chosen so that the elastic deformation component is complete and the plastic deformation rate of the packaging material or the packaging material partially provoked. The result of a creasing process is a notch extending from the workpiece surface with a locally compressed compression area in the form of a permanent deformation.
Ein weiterer Erfindungsinhalt liegt darin zu erkennen, wie sich durch wenigstens eine Rillung die Nachteile bei der herkömmlichen Perforation in einen Packstoff beziehungsweise Verpackungsmaterial wenigstens teilweise reduzieren lassen. Die Erfindung erkennt, dass die partiellen Stauchungsresultate der Rillungen in oder benachbart von Perforationen die gewünschten Perforationsergebnisse maßgeblich verbessern können. Die partiellen Stauchungen unterstützen lokale Werkstoffeigenschaften mit geringerem elastischem Werkstoffverformungsanteil. Infolge dessen sind die lokalen, diskontinuierlich auftretenden, anisotropen elastisch-plastischen Werkstoffverhaltensmuster des Kartons und oder der Beschichtungsmaterialien des Packstoffes beziehungsweise des Verpackungsmaterials reduziert und, oder insbesondere vergleichmäßigt, sodass reproduzierbare Perforationstiefen mit engtolerierten Schnitttiefen beziehungsweise Stegbreiten oder deren Tiefenverhältnis zueinander unterstützt ist.A further content of the invention lies in the fact that the disadvantages of the conventional perforation in a packaging material or packaging material can be at least partially reduced by at least one scoring. The invention recognizes that the partial compression results of the creases in or adjacent to perforations can significantly improve the desired perforation results. The partial compression supports local material properties with a lower elastic deformation rate. As a result, the local, discontinuously occurring, anisotropic elastic-plastic material behavior patterns of the cardboard and / or the coating materials of the packaging material or of the packaging material are reduced and / or evened out, so that reproducible perforation depths with narrow tolerance depths or ridge widths or their depth ratio to each other is supported.
Durch die zuvor beschriebenen lokal veränderten Werkstoffeigenschaften durch die Rillung und, oder die Verbesserungen der Perforationsausbildung ergeben sich neben der wenigstens teilweise Reduzierung der Nachteile der bekannten Perforationen durch die Erfindung weitere Vorteile in additiver oder alternativer Weise:
- - das lokal definierte und, oder vergleichmäßigte Werkstoffverhalten des Packstoffes beziehungsweise des Verpackungsmaterials verbessert die genauere Lageposition der Perforation,
- - gleiches gilt für deren Schnitttiefe,
- - die Schneiden beziehungsweise Zähne von mit der Perforation zusammenwirkenden Öffnungshilfen werden besser geführt,
- - eine Sollbruchstelle zur Öffnung der Verpackungslösung wird mit definierten Eigenschaften bereitgestellt,
- - die Stabilitätsmodifikation des Kartons und der Sollbruchstelle kann PE-Ziehen in seiner Ausprägung reduzieren oder verhindern,
- - Stabilitätserhöhung von Flächenausnehmungen an seiner scharnierähnlichen Klappstelle,
- - die Flächenausnehmung (der sogenannte Wegklapplappen) ist mit seinem Kartonbestandteil stabiler und besser geschützt als die vor dem Überbeschichten entfernten Flächenelemente (OCH - overcoated hole) ohne Kartonbasismaterial,
- - es wird eine Abreißlinie erzeugt um Materialspaltungen zwischen den Lagen des Kartons und der Beschichtungsmaterialien zu vermeiden,
- - Tiefe, Lage und Linearerstreckungsgenauigkeit der Schnitte, Perforationen oder Rillungen wird verbessert,
- - Führungverbesserung des Schneidzahnes oder Druckzahnes.
- - the locally defined and / or uniformed material behavior of the packaging material or of the packaging material improves the more accurate position position of the perforation,
- - the same applies to their cutting depth,
- - The cutting edges or teeth of cooperating with the perforation opening aids are better managed,
- a predetermined breaking point for opening the packaging solution is provided with defined properties,
- the stability modification of the cardboard box and the predetermined breaking point can reduce or prevent PE drawing in its expression,
- Increase in stability of surface recesses at its hinge-like folding point,
- - The surface recess (the so-called Wegklapplappen) is stable and better protected with its paperboard component than the removed before the overcoating surface elements (OCH - overcoated hole) without cardboard base material,
- a tear-off line is produced in order to avoid material splits between the layers of the cardboard and the coating materials,
- Depth, position and linear extension accuracy of the cuts, perforations or creases is improved,
- - Leadership improvement of the cutting tooth or pressure tooth.
Die Erfindung sieht vor, dass zur Erzielung wenigstens einer der genannten Vorteile, Verbesserungen oder Reduzierung von Nachteilen die Rilllinien wenigstens bereichsweise mit der Perforation interagieren dadurch, dass wenigstens ein Rilllinienabschnitt mit wenigstens einem Perforationsabschnitt in einem Flächenbereich benachbart sind derart, dass die induzierten Werkstoffverhaltensänderungen durch die Rillung im geometrischen Einflussbereich des wenigstens einen Perforationsabschnittes liegt.In order to achieve at least one of the stated advantages, improvements or reduction of disadvantages, the creasing lines at least partially interact with the perforation in that at least one creasing line section is adjacent to at least one perforation section in a surface area such that the induced material behavior changes by the Groove in the geometric sphere of influence of at least one perforation section.
Prinzipiell können die Rilllinien vor, unmittelbar während oder nach der Perforation in den Packstoff beziehungsweise das Verpackungsmaterial eingebracht werden. Dabei ist es unerheblich, ob es sich um Bahn- oder bogenförmiges Ausgangsmaterial handelt.In principle, the score lines can be introduced into the packaging material or the packaging material before, immediately during or after the perforation. It is irrelevant whether it is web or sheet-shaped starting material.
Wird die Rillung vor der Perforation realisiert greifen in der Regel alle zuvor ausgeführten Zusammenhänge uneingeschränkt. Wird die Rillung unmittelbar während der Perforation realisiert greifen die zuvor ausgeführten Zusammenhänge überwiegend und weitgehend. Wird die Rillung nach der Perforation realisiert greifen die zuvor ausgeführten Zusammenhänge eingeschränkt dahingehend, dass primär die veränderten lokalen, diskontinuierlich auftretenden, anisotropen elastisch-plastischen Werkstoffverhaltensmuster des Kartons und oder der Beschichtungsmaterialien des Packstoffes beziehungsweise des Verpackungsmaterials das funktionelle Zusammenwirken mit optional einsetzbaren Öffnungshilfen verbessert.If the grooving before the perforation realized realized in general all previously performed relationships unrestricted. If the grooving is realized immediately during the perforation, the previously explained relationships predominantly and largely apply. If the grooving is realized after the perforation, the previously explained relationships are limited in that primarily the changed local, discontinuous, anisotropic elastic-plastic material behavior patterns of the cardboard and / or the coating materials of the packaging material or of the packaging material improves the functional interaction with optionally usable opening aids.
Der Erfindungsgedanke unterstützt alle möglichen Ausgestaltungen und Varianten von Perforationen und Rillungen hinsichtlich
- - geometrischer Längserstreckung, beispielsweise ovaler, runder, linearer oder teillinearer Verläufe,
- - Perforationstypen wie beispielsweise Schnitt, Schnitt-Steg, Schnitt mit Brücken, Mikroperforation, HalfCut ect.,
- - Ein- und, oder Mehrfachanordnungen von wenigstens Teilbereichen der Rillungen und Perforationen sowie
- - deren relative Anordnung zumindest bereichsweise zueinander.
- - geometric longitudinal extension, for example oval, round, linear or part-linear courses,
- - Perforation types such as cut, cut bridge, cut with bridges, micro perforation, HalfCut ect.,
- - Single and / or multiple arrangements of at least portions of the grooves and perforations and
- - The relative arrangement at least partially to each other.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
-
1 eine Schnittdarstellung eines bekannten Verpackungsmaterials (1 ) mit einem exemplarischen, mehrschichtigen Aufbau und -
2 die Schnittdarstellung eines bekannten Verpackungsmaterials (1 ) mit einem exemplarischen, mehrschichtigen Aufbau enthaltend eine Flächenelementfehlstelle (100 ) und -
3 die Schnittdarstellung eines bekannten Verpackungsmaterials (1 ) mit einem exemplarischen, mehrschichtigen Aufbau sowie einer Perforation (200 ) mit einer Schnitttiefe t, einer Schnittbreite b und einer Stegdicke s und -
4 eine schematische Schnittdarstellung eines ersten exemplarischen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kombination von Perforation (200 ) und Rillung (300 ) in einem mehrschichtig aufgebauten Verpackungsmaterial (1 ) und -
5 eine Draufsicht auf eine mögliche Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Kombination wenigstens einer Perforation (200 ) in Teilkreisbogenform und wenigstens einer dazu außen vorgesehenen Rillung (300 ) in einer Kreisbogenform eingebracht in ein Verpackungsmaterial (1 ) und -
6 eine Draufsicht auf eine weitere mögliche Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Kombination wenigstens einer Perforation (200 ) in Teilkreisbogenform und wenigstens einer dazu innen vorgesehenen Rillung (300 ) in einer Kreisbogenform eingebracht in ein Verpackungsmaterial (1 ) und -
7 eine Draufsicht auf eine weitere mögliche Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Kombination wenigstens einer Perforation (200 ) in Kreisbogenform und zwei sowohl dazu innen als auch außen vorgesehenen Rillungen (300 ) in Kreisbogenform eingebracht in ein Verpackungsmaterial (1 ) und -
8 eine Draufsicht auf eine weitere mögliche Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Kombination wenigstens einer Perforation (200 ) in Teilkreisbogenform und zwei sowohl dazu innen als auch außen vorgesehenen Rillungen (300 ) in Kreisbogenform eingebracht in ein Verpackungsmaterial (1 ) und -
9 eine Draufsicht auf eine Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Mehrfachkombination von wenigstens zwei Perforationen (200 ) in Kreisbogenform und wenigstens drei sowohl dazu innen als auch außen vorgesehenen Rillungen (300 ) in Kreisbogenform eingebracht in ein Verpackungsmaterial (1 ) sowie -
10 eine Draufsicht auf eine weitere mögliche Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Kombination wenigstens einer Perforation (200 ) in Kreisbogenform und zwei sowohl dazu innen als auch außen vorgesehenen Rillungen (300 ) in Kreisbogenform kombiniert mit wenigstens einer Bogenabschnittsrillung (300' ) eingebracht in ein Verpackungsmaterial (1 ).
-
1 a sectional view of a known packaging material (1 ) with an exemplary, multi-layered structure and -
2 the sectional view of a known packaging material (1 ) having an exemplary multilayered structure comprising a surface element miss (100 ) and -
3 the sectional view of a known packaging material (1 ) with an exemplary multilayer structure and a perforation (200 ) with a cutting depth t, a cutting width b and a web thickness s and -
4 1 is a schematic sectional view of a first exemplary embodiment of the combination of perforation (FIG.200 ) and grooving (300 ) in a multilayered packaging material (1 ) and -
5 a plan view of a possible embodiment of the inventive combination of at least one perforation (200 ) in partial circular arc shape and at least one outside provided for scoring (300 ) are introduced in a circular arc form into a packaging material (1 ) and -
6 4 is a plan view of another possible embodiment of the combination according to the invention of at least one perforation (FIG.200 ) in partial arc form and at least one groove provided internally (300 ) are introduced in a circular arc form into a packaging material (1 ) and -
7 4 is a plan view of another possible embodiment of the combination according to the invention of at least one perforation (FIG.200 ) in a circular arc shape and two internally and externally provided creases (300 ) in a circular arc form in a packaging material (1 ) and -
8th 4 is a plan view of another possible embodiment of the combination according to the invention of at least one perforation (FIG.200 ) in partial arc form and two both internally and externally provided creases (300 ) in a circular arc form in a packaging material (1 ) and -
9 a top view of an embodiment of the inventive multiple combination of at least two perforations (200 ) in a circular arc shape and at least three both internally and externally provided creases (300 ) in a circular arc form in a packaging material (1 ) such as -
10 4 is a plan view of another possible embodiment of the combination according to the invention of at least one perforation (FIG.200 ) in a circular arc shape and two internally and externally provided creases (300 ) in a circular arc shape combined with at least one Bogenabschnittsrillung (300 ' ) introduced into a packaging material (1 ).
Zwischen der wenigstens einen ersten Kartonschicht (
Infolge der Verwendung von Verpackungsmaterial (
Die wenigstens eine äußere Fläche des bahn- oder bogenförmigen Packstoffes (
An die wenigstens eine nach außen sichtbare äußere Fläche des bahn- oder bogenförmigen Packstoffes (
Der Grundgedanke kartonbasierter, mehrschichtiger Verpackungsmaterialien (
Diese als überbeschichteten Löcher (OHC - overcoated hole) bekannten Flächenelementfehlstellen (
Flächenelementfehlstellen (
Häufig, aber nicht zwingend sind Flächenelementfehlstellen (
Eine Perforation (
Korrespondierend mit der Schnitttiefe t der Perforation (
Sowohl die wenigstens eine Perforation (
Alternativ zu der Darstellung in
Die Erfindung erkennt, dass wenigstens eine Rillung (
Die in diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel gezeigte Ausgestaltung der Erfindung sieht eine teilkreisförmige Perforation (
Durch die der wenigstens eine Perforation (
Das Scharnier (
Nicht dargestellt, aber gleichfalls erfindungsgemäß möglich kann die Klappfunktion des Scharniers (
Die in diesem Beispiel die Perforation (
Wenigstens eine Positionsreferenz (
Eine weitere erfindungsgemäße Variante im Bereich der Öffnungsstelle eines Verpackungsmaterials (
Die Klappfunktion des Scharniers (
Dem Grunde nach sind alle gezeigten erfindungsgemäßen Kombinationen wenigstens einer Perforation (
Claims (20)
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DE102017005666.8A DE102017005666A1 (en) | 2017-06-08 | 2017-06-08 | Opening area of a packaging material |
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