DE102018101864A1

DE102018101864A1 - Verpackung und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE102018101864A1
Application number: DE102018101864.9A
Authority: DE
Inventors: Michael Sdahl
Original assignee: Stampac GmbH
Current assignee: Stampac GmbH
Priority date: 2018-01-27
Filing date: 2018-01-27
Publication date: 2019-08-01

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verpackung (10) für insbesondere Lebensmittelprodukte, die sich aus wenigstens zwei vorgeformte Folienhalbschalen (12, 14) zusammensetzt, welche derart vorgeformt sind, dass sie jeweils einen Aufnahmeraum (16, 18) für ein aufzunehmendes Produkt (P) sowie einen den Aufnahmeraum (16, 18) zumindest abschnittsweise umgebenden Flansch (20, 22) aufweisen, wobei die Flansche (20, 22) dazu ausgebildet sind, zur Verbindung der Folienhalbschalen (12, 14) zumindest abschnittsweise aneinander anzuliegen. Erfindungswesentlich ist, dass ein erster Flansch (22) einer ersten Folienhalbschale (14) eine bezogen auf den Aufnahmeraum (18) radiale erste Erstreckung hat, die um einen Überstand (Ü) größer ist als die radiale zweite Erstreckung des zweiten Flanschs (20) der zweiten Folienhalbschale (12), derart dass im verbundenen Zustand der erste Flansch (22) im Bereich seines Überstandes (Ü) derart in Richtung zu dem Aufnahmeraum (18) umgebogen ist, dass er mit seinem Überstand (Ü) den zweiten Flansch (20) zumindest abschnittsweise übergreift und der zweite Flansch (20) zumindest abschnittsweise beidseitig von dem ersten Flansch (22) umgriffen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verpackung, insbesondere für Lebensmittelprodukte und ein Verfahren zum Herstellen einer entsprechenden Verpackung.
Im Folgenden wird der Stand der Technik anhand von unterschiedlichen Verfahren und Vorrichtungen beschrieben, die nach dem Bördelverfahren arbeiten.
Die EP 2 252 528 B1 beschreibt eine Verpackung für Lebensmittelhohlkörper, die zwei Halbschalen aufweist, welche im Bereich ihrer den Aufnahmebereich für den Lebensmittelhohlkörper umgebenden Flansche aneinander anliegen. Die Verbindung der Halbschalen wird durch einen gegenseitigen Eingriffssitz der Flansche erreicht, der durch ein gemeinsames Umbiegen bzw. Bördeln der Flansche in Richtung des Aufnahmebereichs erfolgt. Durch diesen Verpackungsprozess entsteht ein abstehender Rand.
Die EP 2 765 081 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung, wodurch eine Verpackung für ein Lebensmittelprodukt bestehend aus zwei Bögen Wickelmaterial, die entsprechend zu zwei Folienhalbschalen vorgeformt werden, hergestellt werden kann. Die Lebensmittelprodukte können beispielsweise Schokoladehohlkörperfiguren wie Osterhasen, Weihnachtsmänner oder Überraschungseier sein. Während des Formprozesses entstehen wiederum einen Aufnahmebereich für das Lebensmittelprodukt umgebende Flansche, über die die Halbschalen in den folgenden Prozessschritten nach Einlegen des Lebensmittelproduktes miteinander verbunden werden. Die Verbindung wird durch Siegeln und dem anschließendem Umlegen beider aneinander anliegender Flansche, dem sogenannten Bördeln, in Richtung zu dem Aufnahmebereich erzeugt. Durch diesen Verpackungsprozess entsteht ein abstehender Rand. Ein ähnliches Verfahren ist auch aus der EP 3 145 814 A1 bekannt.
Die AT 221 906 B beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Schokoladenhohlfiguren mit anschließendem Verpacken. Die flüssige Schokoladenmasse wird dabei in eine geformte Verpackungsteilschale aus Stanniolpapier eingefüllt. Eine weitere Verpackungsteilschale wird auf diese Verpackungsteilschale mit eingefüllten Produkt gelegt und fixiert, bspw. in einem Rahmen. Nun wird diese Packung, gefüllt mit flüssiger Schokoladenmasse derart geschleudert, das heißt in allen Raumdimensionen gedreht, dass sich die flüssige Schokoladenmasse gleichmäßig in den Verpackungsteilschalen verteilt.
Die Verpackungsteilschalen bilden an ihren Auflageflächen abstehende Ränder. Diese werden gegeneinander fixiert, was durch Umbördeln geschieht. Hierzu werden die stanniolierten Hohlfiguren aus Ihrer Fixierung entnommen und in ein erstes Verschließwerkzeug (Hochstellwerkzeug) eingelegt. Dieses besteht aus einem Oberteil mit Formstempel, der der Geometrie der Verpackung entspricht. Das Unterteil besteht aus einem starren Rahmen und einem gefederten Formeinsatz, der ebenfalls der Geometrie der Verpackung entspricht.
Durch Andrücken des Oberteils auf den gefederten Formeinsatz des Unterteils entsteht eine Relativbewegung zu dem starren Rahmen. Hierdurch wird der abstehende Rand um 90° aufgestellt. In dem nächsten Verpackungsschritt wird in einem weiteren Werkzeug (Bördelwerkzeug) der aufgestellte Rand umgelegt. Auch in diesem Werkzeug sind Ober- und Unterteile so ausgearbeitet, dass die Geometrie der Verpackung genau hineinpasst. Beim Niederfahren des Oberteils auf das Unterteil legt ein Rahmen, der das Formoberteil umschließt, den aufgestellten Rand um. Der Rahmen beinhaltet hierzu eine sogenannte Hohlkehle an der die Verpackungsränder während des Abfahrens nach innen umgelegt werden. Die Verpackung ist nun fertig gebördelt.
Aus der DE 10 2015 217 593 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen einer Verpackung bekannt, bei dem ein durch zwei aufeinanderliegende Flansche von entsprechenden Verpackungshalbschalen gebildeter Rand, der von der Verpackung seitlich absteht, während einer Relativbewegung einer Matrize und der Verpackung zumindest teilweise an wenigstens eine Halbschale angelegt wird.
Die DE 10 2015 101 417 B4 beschreibt schließlich ein Verfahren zum Herstellen einer Verpackung, bei dem zwischen den aneinander anliegenden Rändern zweier Teilschalen eine Siegelschicht vorgesehen ist, und die Ränder durch Siegeln und Falzen miteinander verbunden werden, wobei das Siegeln zusammen mit dem Falzen oder nach dem Falzen der Ränder erfolgt. Beim Falzen werden die Ränder gemeinsam in Richtung des Aufnahmebereichs der Verpackung umgebogen und bilden wiederum einen abstehenden Rand.
Die hier beschriebene Erfindung hat die Aufgabe, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Verpackung und ein Verfahren zum einfacheren Herstellen einer solchen Verpackung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch eine Verpackung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierdurch soll eine Einsparung von Verpackungsmaterial erreicht werden und zugleich sollen die Vorteile bekannter Verpackungen bereitgestellt werden.
Demgemäß betrifft die Erfindung eine Verpackung für insbesondere Lebensmittelprodukte, die sich aus wenigstens zwei vorgeformte Folienhalbschalen zusammensetzt, welche derart vorgeformt sind, dass sie jeweils einen Aufnahmeraum für ein aufzunehmendes Produkt sowie einen den Aufnahmeraum zumindest abschnittsweise umgebenden Flansch aufweisen, wobei die Flansche dazu ausgebildet sind, zur Verbindung der Folienhalbschalen zumindest abschnittsweise aneinander anzuliegen.
Erfindungsgemäß hat ein erster Flansch einer ersten Folienhalbschale eine bezogen auf den Aufnahmeraum radiale erste Erstreckung, die um einen Überstand größer ist als die radiale zweite Erstreckung des zweiten Flanschs der zweiten Folienhalbschale, derart dass im verbundenen Zustand der erste Flansch im Bereich seines Überstandes derart in Richtung zu dem Aufnahmeraum umgebogen ist, dass er mit seinem Überstand den zweiten Flansch zumindest abschnittsweise übergreift und der zweite Flansch zumindest abschnittsweise beidseitig von dem ersten Flansch umgriffen ist.
Anders als im bekannten Stand der Technik verbleibt der zweite Flansch im geschlossenen Zustand der Verpackung mit den verbundenen Folienhalbschalen ungebördelt und wird stattdessen - zumindest abschnittsweise - an seiner Ober- und Unterseite von dem ersten Flansch umgriffen. Der erste Flansch indes ist breiter, d.h. in seiner radialen Erstreckung (bezogen auf den Aufnahmeraum) länger, als der zweite Flansch, so dass er im ungebördelten Zustand nur mit seinem (bezogen auf den Aufnahmeraum) proximalen Bereich glatt an dem zweiten Flansch anliegt, während er mit seinem distalen Bereich über den zweiten Flansch übersteht (Überstand).
Dieser Überstand wird dann umgebogen bzw. gebördelt, d.h. in einem ersten Schritt in Richtung zu dem zweiten Flansch um etwa 90° umgebogen und dann in einem zweiten Schritt über den zweiten Flansch um etwa weitere 90° in Richtung zu dem Aufnahmeraum umgebogen. Auf diese Weise liegt der proximale Abschnitt des ersten Flanschs im gebördelten Zustand weiterhin von einer Seite an dem zweiten Flansch (z.B. an dessen Unterseite) an (erster Anlagebereich), während der distale Abschnitt des ersten Flanschs im gebördelten Zustand von der zweiten Seite an dem zweiten Flansch (z.B. an dessen Oberseite) anliegt (zweiter Anlagebereich). Der zweite Flansch wird quasi von dem proximalen und distalen Abschnitt des ersten Flansch - zumindest teilweise - umschlossen. Dabei kann der Überstand und der Biegeabschnitt derart gewählt sein, dass der distale Abschnitt des ersten Flansches nur einen äußeren Randabschnitt des zweiten Flanschs übergreift, oder dass er fast bis an den Übergangsbereich von Flansch zu Aufnahmeraum der zweiten Folienhalbschale heranreicht. Somit kann der zweite Anlagebereich nahezu gleichgroß wie der erste Anlagebereich oder kleiner als dieser gewählt sein.
Dadurch, dass nur ein Flansch umgebogen werden muss, kann der zweite Flansch schmaler ausgebildet werden, d.h. eine geringere radiale Erstreckung aufweisen, wodurch Verpackungsmaterial eingespart werden kann. Dies ist sowohl aus Kostengründen als auch unter Berücksichtigung der geringeren durch die Verpackung anfallenden Umweltverschmutzung von Vorteil. So ist eine Materialeinsparung von etwa 10% möglich, wodurch enorme Einsparungen erzielt werden können. Zugleich kann durch die zweifache Umbiegung des ersten Flanschs weiterhin eine sichere und dichtende Verbindung der Flansche der beiden Folienhalbschalen und damit ein guter Schutz eines darin aufgenommenen Produktes bereitgestellt werden, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn es sich dabei um ein Lebensmittelprodukt handelt.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass wenigstens eine der Folienhalbschalen, beispielsweise die erste Folienhalbschale wenigstens abschnittsweise im Bereich ihres Flansches eine wenigstens einseitige Siegelbeschichtung aufweist. Diese kann sich, muss sich aber nicht, flächendeckend über den gesamten Flansch erstrecken; alternativ kann die Siegelbeschichtung auch durch lokale Siegelpunkte oder - bereiche gebildet sein.
Hierdurch kann wiederum ein besonders ressourcenschonender Einsatz einer Siegelbeschichtung gegenüber dem Stand der Technik erreicht werden. Zugleich wird durch die zusätzliche Siegelung eine verbesserte Dichtigkeit der Verpackung erreicht, was wiederum im Falle von aufzunehmenden Lebensmittelprodukten von besonders großer Relevanz ist, da so die Haltbarkeit des verpackten Produktes verlängert wird.
Für den Fall dass beispielsweise der erste Flansch eine einseitige Siegelbeschichtung aufweisen soll, d.h. dass nur auf einer Seite (Oberseite oder Unterseite) des Flansches eines Siegelbeschichtung vorgesehen sein soll, wird die Siegelbeschichtung sinnvollerweise auf der Seite des ersten Flansches und zumindest in den Bereichen des Flansches vorgesehen, die im verbundenen Zustand in Anlage mit dem zweiten Flansch gelangt bzw. gelangen.
Ein weiterer Vorteil dieser spezifischen Gestaltung ist darin zu sehen, dass die Siegelbeschichtung in nur einem Arbeitsgang sowohl im ersten Anlagebereich von erstem Flansch und zweitem Flansch, in dem der erste Flansch mit seinem proximalen Abschnitt an dem zweiten Flansch anliegt, als auch im zweiten Anlagebereich, in dem der erste Flansch mit seinem distalen Abschnitt an dem zweiten Flansch anliegt, die Siegelung erfolgen kann.
Als Siegelbeschichtung kann lokal Heißsiegellack aufgetragen werden. Alternativ können beispielsweise Polypropylene, Polyethylene, lonomere (Surlyn) oder EthylenVinylacetat-Copolymere eingesetzt werden, welche durch beidseitigen Wärmeintrag von außen aufgeschmolzen werden. So ist es beispielsweise möglich, eine beschichtete Aluminiumfolie zu verwenden, wobei eine Seite beispielsweise mit einer Kunststoffschicht beschichtet ist, die im Verlauf des Verpackungsprozesses als Siegelschicht verwendet werden kann.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass wenigstens die zweite Folienhalbschale wenigstens abschnittsweise im Bereich des zweiten Flansches eine ein- oder beidseitige Siegelbeschichtung aufweist.
In der Regel wird immer gegen eine Siegelschicht gesiegelt, d.h. zwei miteinander zu verbindende Oberflächen sind jeweils mit einer Siegelbeschichtung versehen. Je nach Art des verwendeten Siegelmaterials kann die Siegelbeschichtung in der Art einer Verklebung jedoch auch nur auf einer Seite vorgesehen sein, die im aufgeschmolzenen Zustand geeignet ist, eine Verbindung mit der jeweils anderen Oberfläche einzugehen.
Alternativ oder zusätzlich zum Versiegeln der Folienhalbschalen können diese grundätzlich auch geklebt sein, d.h. anstelle oder zusätzlich zu einer Siegelbeschichtung kann an wenigstens einer der Folienhalbschalen wenigstens abschnittsweise im Bereich ihres Flansches eine Klebebeschichtung vorgesehen sein.
Für den Fall dass nur die zweite Folienhalbschale eine Siegelbeschichtung aufweisen soll, kann eine beidseitige Beschichtung zumindest im Bereich des zweiten Flansches sinnvoll sein. Auch hier gilt das vorstehend Gesagte, dass diese sich nicht flächendeckend über den gesamten zweiten Flansch bzw. dessen Ober- und/oder Unterseite erstrecken muss, sondern auch durch lokale Siegelpunkte oder - bereiche gebildet sein kann und sinnvollerweise zumindest in den Bereichen des Flansches vorgesehen ist, die im verbundenen Zustand in Anlage mit dem ersten Flansch gelangen.
Die Frage nach der Art und dem Umfang der Siegelbeschichtung kann auch davon abhängen, zu welchem Zeitpunkt versiegelt werden soll. So kann vor oder nach dem Bördelprozess gesiegelt werden. In ersterem Fall beschränkt sich der siegelbare Bereich auf den ersten Anlagebereich, in dem der erste Flansch mit seinem proximalen Abschnitt an dem zweiten Flansch anliegt, während im zweiten Fall die Siegelung auch im zweiten Anlagebereich, in dem der erste Flansch mit seinem distalen Abschnitt an dem zweiten Flansch anliegt, erfolgen kann.
Weiterhin kann unabhängig von dem Aspekt einer Siegelbeschichtung vorgesehen sein, dass wenigstens eine der Folienhalbschalen wenigstens zwei Abschnitte aufweist, die aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind.
So kann beispielsweise ein erster Abschnitt der wenigstens ersten Folienhalbschale , beispielsweise im Bereich des ersten Flanschs, aus einem plastisch umformbaren, insbesondere metallhaltigen, Material hergestellt sein, und optional ein zweiter Abschnitt, beispielsweise im Bereich des Aufnahmebereichs, aus einem biologisch abbaubaren und/oder durchsichtigem Material hergestellt sein.
Auf diese Weise ist es möglich, eine gute Umformbarkeit im Bereich des ersten Flanschs für eine sichere und dichtende Bördelverbindung bereitzustellen und zugleich eine besonders umweltfreundliche und/oder optisch ansprechende Verpackung bereitzustellen, die beispielsweise im Falle einer Herstellung aus durchsichtigem Material einen Blick auf das aufgenommene Produkt ermöglicht.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass ein Abschnitt der wenigstens einen Folienhalbschale mehrere Materiallagen, beispielsweise eine erste Lage aus einem plastisch umformbaren, insbesondere metallhaltigen, Material und eine zweite Lage aus einem biologisch abbaubaren und/oder durchsichtigem Material, aufweist.
Bei dieser Variante kann eine einfache Folie, beispielsweise eine durchsichtige Folie, beispielsweise in dem Bereich, in dem später der Flanschabschnitt geformt werden soll, mit einem plastisch umformbaren Material kaschiert sein.
Es ist aufgrund des Erfindungsgedanken nach Anspruch 1, wonach nur einer der Flansche der beiden Folienhalbschalen zum Herstellen der Verbindung umgeformt werden soll, auch denkbar (unabhängig von den vorstehend genannten Erwägungen zur Materialwahl) Folienschalen aus unterschiedlichen Materialen vorzusehen, da insbesondere die zweite Folienschale im Bereich ihres Flansches keine ausgeprägten Umformeigenschaften aufweisen muss.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Demgemäß wird ein Verfahren zum mechanischen Verschließen, insbesondere Bördeln, einer Verpackung für insbesondere Lebensmittelprodukte, mit den vorstehend genannten Merkmalen der Erfindung vorgeschlagen, die sich aus wenigstens zwei Folienhalbschalen zusammensetzt, welche im Bereich ihrer Flansche mittels einer Schießeinheit verbunden werden. Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren die nachfolgenden Schritte: Einlegen der Folienhalbschalen in einen Verpackungsträger der Schließeinheit, wobei die Folienhalbschalen mit ihren Flanschen zumindest abschnittsweise aneinander anliegen; Aufstellen des ersten Flansches im Bereich seines Überstandes in Richtung zu dem zweiten Flansch; und Anlegen des aufgestellten Überstandes des ersten Flansches an den zweiten Flansch.
Zum Durchführen des Verfahrens kann die Schießeinheit insbesondere einen Verpackungsträger mit einem Außenring und einem Verpackungsaufnahmering, sowie wenigstens zwei Verschließwerkzeuge umfassen, nämlich ein Aufstellwerkzeug zum Aufstellen des ersten Flansches der zu verbindenden Folienhalbschalen im Bereich seines Überstands, sowie ein Anlegewerkzeug zum Anlegen des aufgestellten Überstandes des ersten Flansches an den zweiten Flansch.
Dabei kann vorgesehen sein, dass der Verpackungsträger die zu verschließende Verpackung während des gesamten Verfahrens trägt.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass während des jeweiligen Verfahrensschrittes Aufstellen und Anlegen die Verpackung von den Bearbeitungswerkzeuge der Schließeinheit nur im Bereich der Flansche kontaktiert wird, so dass die übrige Verpackung gleichzeitig für weitere Bearbeitungsschritte mittels weiterer Bearbeitungswerkzeuge zugänglich verbleibt. So kann eine zeitgleiche zusätzliche Bearbeitung der Folienhalbschalen bspw. durch Markieren möglich sein.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die durch den Verpackungsträger gebildete Verpackungsaufnahme, umfassend den Außenring und den Verpackungsaufnahmering während der Verfahrensschritte nach Anspruch 7 unverändert bleibt.
Insbesondere kann weiter vorgesehen sein, dass der Verpackungsträger auf einem sich kontinuierlich bewegenden Fördersystem angeordnet ist, und dass sich die Bearbeitungswerkzeuge der Schließeinheit mit Hilfe einer weiteren Antriebsachse mit dem sich bewegenden Verpackungsträger mitbewegen, so dass kein Anhalten für die Durchführung der Verfahrensschritte nach Anspruch 7 erforderlich ist.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das Werkzeug zum Anlegen nur aus einem Element besteht und sich die hochgestellten Abschnitte des Überstand des ersten Flansches während des Abfahrens dieses Elementes auf die hochgestellten Abschnitte an die Kontur dieses Elementes anschmiegen.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass in einem Verfahrensschritt nach dem Anlegen des Überstands des ersten Flansches an den zweiten Flansch, der an den zweiten Flansch angelegten Abschnitt des Überstandes des ersten Flansches durch ein zusätzliches Bearbeitungswerkzeug zusätzlich komprimiert wird. In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, dass die Verpackungsaufnahme, gebildet aus Außenring und Verpackungsaufnahmering ausgehend von dem vorhergehenden Verfahrensschritten unverändert bleibt.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass in einem Verfahrensschritt nach dem Anlegen des Überstands des ersten Flansches an den zweiten Flansch, die Folienhalbschalen im Bereich ihrer aneinander anliegenden Flansch versiegelt werden, wobei wenigstens eine der Folienhalbschalen hierzu wenigstens abschnittsweise im Bereich des Flansches wenigstens eine einseitige Siegelbeschichtung aufweist.
Wie bereits vorstehend ausgeführt, wird in der Regel immer gegen eine Siegelschicht gesiegelt, d.h. zwei miteinander zu verbindende Oberflächen sind jeweils mit einer Siegelbeschichtung versehen. Je nach Art des verwendeten Siegelmaterials kann die Siegelbeschichtung jedoch auch in der Art einer Verklebung nur auf einer Seite vorgesehen sein, die im aufgeschmolzenen Zustand geeignet ist, eine Verbindung mit der jeweils anderen Oberfläche einzugehen.
Alternativ oder zusätzlich zum Versiegeln der Folienhalbschalen können diese grundätzlich auch geklebt sein, d.h. anstelle oder zusätzlich zu einer Siegelbeschichtung kann an wenigstens einer der Folienhalbschalen wenigstens abschnittsweise im Bereich ihres Flansches eine Klebebeschichtung vorgesehen sein..
Insbesondere kann hierzu vorgesehen sein, dass der Schritt des Versiegelns (oder des Verklebens) während des Schrittes des Komprimierens erfolgt, wobei hierzu das zusätzliche Bearbeitungswerkzeug zum Komprimieren ein beheizbares Element umfassen kann. Alternativ kann der Schritt des Versiegelns aber auch vor oder nach dem Schritt des Komprimierens mittels des gleichen Bearbeitungswerkzeuges oder mittels eines weiteren Bearbeitungswerkzeugs erfolgen. Auch ist es alternativ denkbar die Versiegelung vor dem Bördeln durzuführen. In diesem Fall wird nur im ersten Anlagebereich, in dem der proximale Abschnitt des ersten Flansches an dem zweiten Flansch anliegt, versiegelt.
Weiterhin kann alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, dass in einem weiteren Verfahrensschritt der angelegte Überstand des ersten Flansches und der zweite Flansch, der zumindest abschnittsweise beidseitig von dem ersten Flansch umgriffen ist, gemeinsam in Richtung eines der Aufnahmebereiche angelegt werden. Somit kann der umgeformte Rand, der durch den umgebogenen ersten Flansch, den umgriffenen zweiten Flansch und gegebenenfalls einer Versiegelung und/oder Verklebung gebildet wird, zusätzlich an die restliche Verpackung angelegt werden, wodurch die gesamte verpackung kompakter wird.
Schließlich kann bezüglich des Verpackungsaufnahmerings vorgesehen sein, dass dieser mittels eines elastischen Elements, insbesondere mittels einer Federeinheit relativ verschiebbar zu dem Außenring gelagert ist, wobei das elastische Element insbesondere so ausgelegt sein kann, dass es während der Verformung des Überstands des ersten Flanschs durch das Anlegewerkzeug die Verpackung im Verpackungsaufnahmering hält und nur soweit komprimiert wird, dass das Verfahren nicht gestört wird.
Allgemein ist das Umformen von dünnen Folien (mit oder ohne Beschichtung), beispielsweise aus Aluminium oder Papier mit einer Dicke von beispielsweise 8µm bis ca. 100 µm kein typischer Tiefziehvorgang, wie er beispielsweise aus der Blechumformung im Automobilbau bekannt ist. Stattdessen handelt es sich dabei um einen Faltvorgang, bei dem die Folie durch einen Stempel in eine Matrize gedrückt wird. Dabei wird sie verfaltet und bildet so ihre endgültige Form. Es finden folglich je nach Material nur geringfügige Fließvorgänge bis ca. 10% statt, jedoch keine Fließvorgänge, wie sie beispielsweise aus der Blechumformung bekannt sind.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird durchgängig der Begriff zweier vorgeformter Folienhalbschalen verwendet. Die hierfür zugrundeliegende Folie kann dabei aus Kunststoffmaterialien, wie beispielsweise PVC, metallischen und metallhaltigen Materialien, wie beispielsweise Aluminium, oder aus Verbundwerkstoffen bestehen. Die Folie muss zudem im Ausgangszustand, d.h. bei Raumtemperatur, nicht flexibel sein, sondern kann eine gewisse Steifigkeit aufweisen, und zur besseren Bearbeitung kontinuierlich oder einmalig erwärmt werden.
Die Verpackungsfolien sind vorzugsweise dünne Aluminiumfolien in den Dicken von 8µm - 30µm. Sofern die Verpackungsfolien mit einer Siegelschicht ausgerüstet sind, kann in einem weiteren Verpackungsschritt auch eine versiegelte Verpackung erzeugt werden. Hierzu kann, wie vorstehend ausgeführt, ein beheiztes Element in das Verfahren eingeführt werden, wie beispielsweise ein Element mit einem integrierten Glühwendel oder dergleichen.
Weiterhin soll das Werkzeug mit möglichst wenigen Bauteilen realisiert werden, um ein Kosten- und Zuverlässigkeitsoptimum zu schaffen. Die Erfindung betrifft dementsprechend auch ein entsprechendes Werkzeug, insbesondere eine Schließeinheit, wie sie vorstehend beschrieben ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie aus den Unteransprüchen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf Lebensmittelprodukte beschränkt, sondern kann auch bei Verpackungsvorrichtungen zur Verpackung von Produkten aller Art zur Anwendung kommen.
Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass Begriffe, wie „umfassend“, „aufweisen“ oder „mit“ keine anderen Merkmale oder Schritte ausschließen. Ferner schließen Begriffe „ein“ oder „das“, die auf einer Einzahl von Schritten oder Merkmalen hinweisen, keine Mehrzahl von Merkmalen oder Schritten aus und umgekehrt.
Die Erfindung ist nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. Die Figuren zeigen mehrere Merkmale der Erfindung in Kombination miteinander. Selbstverständlich vermag der Fachmann diese jedoch auch losgelöst voneinander zu betrachten und gegebenenfalls zu weiteren sinnvollen Unterkombinationen zu kombinieren, ohne dass er hierfür erfinderisch tätig werden müsste.
Es zeigen schematisch:

1a - 1f: die einzelnen Verfahrensschritte zum mechanischen Verschließen einer erfindungsgemäßen Verpackung in einer ausgeschnittenen Detailansicht;
2 den Verfahrensschritt des Komprimierens und/oder Siegelns einer erfindungsgemäßen Verpackung;
3 den Aufbau einer Schließeinheit zum Durchführen des Verfahrens zum mechanischen Verschließen einer erfindungsgemäßen Verpackung in Gesamtansicht;
4 eine erfindungsgemäße Verpackung im verbundenen Zustand;
5a - 5c: die erfindungsgemäße Verpackung mit unterschiedlichen Varianten einer möglichen Versiegelung; und
6 die erfindungsgemäße Verpackung mit unterschiedlichen Materialabschnitten.

In den 1a bis 1f und 2 sind die einzelnen, aufeinanderfolgenden Verfahrensschritte des Verschließverfahrens zum mechanischen Verschließen einer erfindungsgemäßen Verpackung dargestellt. Die Bewegungsrichtungen einzelner Bearbeitungswerkzeuge einer mechanischen Schließeinheit S sind mit Pfeilen B in den Skizzen symbolisiert. Die Figuren zeigen einen Ausschnitt aus der Schließeinheit S, die gesamte Schließeinheit ist in 3 gezeigt. Das Bauteil mit dem Bezugszeichen 36 ist ein raumfestes Element.
Die 4 und 5a bis 5c zeigen die erfindungsgemäße Verpackung, die allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist. Diese setzt sich aus zwei vorgeformten Folienhalbschalen 12, 14 zusammen, die jeweils einen Aufnahmeraum 16, 18 sowie einen den Aufnahmeraum 16, 18 umlaufenden Flansch 20, 22 aufweisen. Die Folienhalbschalen 12, 14 liegen im Bereich ihrer Flansche 20, 22 aneinander an (vgl. auch verbindungsbereich VB) und definieren gemeinsam eine Aufnahme für ein Produkt P.
In 1a erkennt man, dass der in der gezeigten Ausführungsform untere erste Flansch 22 der in einen Verpackungsaufnahmering 30 eines Verpackungsträgers V eingelegten ersten Folienhalbschale 14 in seiner radialen Erstreckung länger ist als der obere zweite Flansch 20. Die obere zweite Folienhalbschale 12 wird durch das in der unteren ersten Folienhalbschale 14 enthaltene Produkt P in Position und Lage fixiert, während die untere Folienhalbschale 14 durch den Verpackungsaufnahmering 30 in ihrer Position und Lage fixiert ist. Die Auflagefläche für die Flansche beider Folienhalbschalen 12, 14 im Werkzeug bildet der Flächenabschnitt 32 des Verpackungsaufnahmeringes 30.
Der erste Flansch 22 liegt mit seinem proximalen Abschnitt (bezogen auf den Aufnahmeraum 18) an dem zweiten Flansch 20 glatt an und weist in seinem distalen Bereich (bezogen auf den Aufnahmeraum 18) einen Überstand Ü auf, der über den zweiten Flansch 12 radial hinausragt und, wie nachfolgend erläutert, zum Herstellen einer Verbindung der Folienhalbschalen 12, 14 umgeformt, insbesondere gebördelt wird.
In einem ersten Schritt wird hierzu ein Aufstellwerkzeug 34 benutzt, das als ein die Verpackung 10 umlaufender Ring ausgeführt ist. Der Ring, respektive das Aufstellwerkzeug 34 ist also der Verpackungsform in seiner umlaufenden Anlagekontur 34a angepasst.
In 1b ist das Aufstellwerkzeug 34 entsprechend in einer zugestellten Position zu sehen. Während des Zustellens hat es die obere und untere Folienhalbschale 12, 14 mit dem federnd gelagerten Verpackungsaufnahmering 30 nach unten gedrückt. Ein Außenring 36 der mechanischen Schließeinheit S ist raumfest und bewegt sich nicht. Während der Relativbewegung der Verpackung 10 relativ zu dem Außenring 36 ist der Überstand Ü des ersten Flansches 22 an der Gleitfläche 38 des Außenringes 36 aufgestellt worden.
Der nächste Verfahrensschritt beinhaltet das Anlegen der aufgestellten Überstandes Ü des ersten Flansches 22. Die 1c zeigt den aufgestellten Überstand Ü , sowie den ersten Anlagebereich 40a (vgl. auch 4), an dem sich der proximale Abschnitt des ersten Flansches 22 in Anlage an dem zweiten Flansch 20 befindet. Der erste Anlagebereich 40a befindet sich während des gesamten Schließprozesses in Anlage an der dem Flächenabschnitt 32 des Verpackungsaufnahmerings 30.
In diesem Verfahrensschritt gemäß 1c legt das Anlegewerkzeug 42 den aufgestellten Überstand Ü des ersten Flansches 22 an, d.h. es biegt ihn in Richtung zu dem Aufnahmeraum 18 um. Das Anlegewerkzeug 42 ist ebenfalls wie das Aufstellwerkzeug 34 als ein Ring ausgeführt, der in seiner Kontur an die Außenkontur der Verpackung 10 angepasst ist und diese umgibt. Das Anlegewerkzeug 42 ist an den Kontaktflächen 44 zu dem Überstand Ü geometrisch so ausgeführt, dass sich der aufgestellte Überstand Ü während der Abwärtsbewegung an diese Geometrie (auch in 1e, 44 als, „Hohlkehle“) anlegt.
Die 1d zeigt das auf die Flansche 20, 22 heruntergefahrene Anlegewerkzeug 42. Die Federkraft B₂ , die von dem Federelement F ausgehend den Verpackungsaufnahmering 32 unterstützt, ist dabei so gewählt, dass sie während des Flanschanlegevorganges den Verpackungsaufnahmering 30 in näherungsweiser raumfester Position hält. Der Verpackungsaufnahmering 30 wird also nicht oder nur sehr wenig durch die Umformkräfte B₁ , die für das Flanschanlegen erforderlich sind, nach unten gedrückt.
Die 1e zeigt in einer Vergrößerung, wie im Laufe des Anlegens das Anlegewerkzeug 42 kurz vor dem Endanschlag angelangt ist, der durch den Verpackungsaufnahmering 32 und die umgelegten Flansche 20, 22 vorgegeben wird. Der vormals aufgestellte Überstand Ü des ersten Flansches 22 gleitet an der Hohlkehle der Anlegekontur 44 des Anlegewerkzeuges 42 entlang und wird in Richtung des Aufnahmeraums 18 auf den zweiten Flansch 20 umgelegt.
1f zeigt die unterste Position des Anlegewerkzeuges (Pos. 10). Der Überstand Ü des ersten Flansches 22 ist nun vollständig umgebogen. Der Verpackungsaufnahmering 30 ist, wie vorstehend erwähnt, federnd gelagert. Das bzw. die Federelemente F mit der Federkraft B₂ ist bzw. sind dabei so ausgelegt, dass sie steif genug ist bzw. sind, um unter der Einwirkung der Kraft B₁ des Flansch-Verformprozesses erst dann zu komprimieren, wenn der erste Flansch 22 umgelegt ist. Ein mehrmaliges Runterfahren des Anlegewerkzeuges 42 auf den umgelegten ersten Flansch 22 hat den Effekt, dass dieser Flansch 22 noch intensiver komprimiert wird. Die Feder F ist in diesem Verfahrensschritt gemäß der Darstellung der 1f komprimiert, womit sichergestellt werden soll, dass auf den ersten Flansch 22 bzw. den umgelegten Überstand Ü des ersten Flansches 22 wenigstens die Federkräfte während des Anlegevorganges wirken.
Bei dickeren Verpackungsfolien (ab ca. 20µm) ist es möglich, dass diese im Randbereich nach dem Randanlegen noch einmal in einem zusätzlichen Bearbeitungsschritt nachgedrückt, beziehungsweise komprimiert werden müssen. Dieses hätte einen noch komprimierteren Verpackungsrand zur Folge. Dies kann nach den geschilderten Verfahrensschritten erfolgen, wobei die Verpackung nach wie vor auf dem Verpackungsaufnahmering 30 liegt. Die 2 zeigt die Situation mit einem zusätzlichen Bearbeitungswerkzeug in Form eines Andrückstempels 46, der die beschriebene Aufgabe des Randkomprimierens übernimmt.
Der Andrückstempel 46 kann auch ein beheiztes Element umfassen, wodurch ein Andrücken des Verpackungsrandes und Versiegeln der Verpackung zum selben Zeitpunkt durchgeführt werden kann. Bezüglich einer möglichen Versiegelung der Verpackung 10 wird auch auf die 5a bis 5c verwiesen, die unterschiedliche Variationen einer möglichen Versiegelung 50 zeigen.
In der ersten Variante der 5a wird eine Versiegelung (Siegelschicht 50) im zweiten Anlagebereich 40b vorgesehen, d.h. in dem Bereich, in dem der Überstand Ü des ersten Flansches 22 nach erfolgtem Umformvorgang des Flansches 22 an dem zweiten Flansch 20 anliegt.
In der zweiten Variante der 5b wird eine Versiegelung (Siegelschicht 50) im ersten Anlagebereich 40a vorgesehen, d.h. in dem Bereich, in dem der proximale Abschnitt des ersten Flansches 22 bereits vor erfolgtem Umformvorgang des Flansches 22 an dem zweiten Flansch 20 anliegt. Diese Versiegelung kann folglich vor oder nach dem Umformvorgang des Flansches 22 erfolgen.
Die dritte Variante der 5c zeigt schließlich eine Versiegelung (Siegelschichten 50, 50) im ersten Anlagebereich 40a und im zweiten Anlagebereich 40b. Diese Versiegelung kann aufgrund einer besonders ausgeprägten Dichtigkeit sehr von Vorteil sein, insbesondere bei der Verpackung von Lebensmitteln. Ein weiterer Vorteil dieser spezifischen Gestaltung ist darin zu sehen, dass die Versiegelung in nur einem Arbeitsgang sowohl im ersten Anlagebereich 40a als auch im zweiten Anlagebereich 40b erfolgen kann.
Die 3 zeigt die mechanische Schließeinheit S im Ganzen und in diesem Zusammenhang auch Möglichkeit der Integration eines weiteren Bearbeitungsschrittes in das Aufstellwerkzeug 36 oder in das Anlegewerkzeug (vgl. 1c). Da die Werkzeuge in diesem Verfahren zum mechanischen Schließen nur auf den Rand der Verpackung wirken, können sie in der Mitte offen gestaltet sein. Durch diese Öffnung kann ein weiteres Bearbeitungswerkzeug 48, beispielsweise ein Markiergerät geführt werden, welches die Verpackung 10 beispielsweise mit einer Chargennummer oder mit dem Mindesthaltbarkeitsdatum markiert. Anstelle eines Markiergerätes kann aber auch ein Nachdrückstempel an die Verpackung geführt werden, der die plastisch verformbare Verpackung, die beispielsweise aus Aluminiumfolie besteht, noch einmal an das verpackte Produkt anschmiegt.
Im Zusammenhang mit der 6 ist schließlich gezeigt, dass die Verpackung V, insbesondere wenigstens eine der Folienhalbschalen wenigstens zwei Abschnitte aufweisen kann, die aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind.
So kann beispielsweise ein erster Abschnitt der wenigstens ersten Folienhalbschale 14, beispielsweise im Bereich des ersten Flanschs 22, aus einem plastisch umformbaren, insbesondere metallhaltigen, Material M1 hergestellt sein, und ein zweiter Abschnitt, beispielsweise im Bereich des Aufnahmebereichs 18, aus einem biologisch abbaubaren und/oder durchsichtigem Material M2 hergestellt sein.
Auf diese Weise ist es möglich, eine gute Umformbarkeit im Bereich des ersten Flanschs 22 für eine sichere und dichtende Bördelverbindung bereitzustellen und zugleich eine besonders umweltfreundliche und/oder optisch ansprechende Verpackung 10 bereitzustellen, die beispielsweise im Falle einer Herstellung aus durchsichtigem Material einen Blick auf das aufgenommene Produkt P ermöglicht. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass ein Abschnitt der wenigstens einen Folienhalbschale mehrere Materiallagen, beispielsweise eine erste Lage aus einem plastisch umformbaren, insbesondere metallhaltigen, Material M1 und eine zweite Lage aus einem biologisch abbaubaren und/oder durchsichtigem Material M2, aufweist. Dies ist in der 6 angedeutet durch die dickere Ausgestaltung des Flanschs 22.
Bei dieser Variante kann eine einfache Folie, beispielsweise eine durchsichtige Folie, beispielsweise in dem Bereich, in dem später der Flanschabschnitt geformt werden soll, mit einem plastisch umformbaren Material kaschiert sein. Weiterhin kann ein mehrlagiger Folienverbund so gestaltet sein, dass auch nur ein oder mehrere kleinere Bereiche durchsichtig erscheinen, die dann wiederum ähnlich einem Fenster den Blick auf das aufgenommene Produkt ermöglichen. Das nicht transparente Material ist in diesen Bereichen ausgespart.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2252528 B1 [0003]
EP 2765081 A1 [0004]
EP 3145814 A1 [0004]
AT 221906 B [0005]
DE 102015217593 A1 [0008]
DE 102015101417 B4 [0009]

Claims

Verpackung (10) für insbesondere Lebensmittelprodukte, die sich aus wenigstens zwei vorgeformte Folienhalbschalen (12, 14) zusammensetzt, welche derart vorgeformt sind, dass sie jeweils einen Aufnahmeraum (16, 18) für ein aufzunehmendes Produkt (P) sowie einen den Aufnahmeraum (16, 18) zumindest abschnittsweise umgebenden Flansch (20, 22) aufweisen, wobei die Flansche (20, 22) dazu ausgebildet sind, zur Verbindung der Folienhalbschalen (12, 14) zumindest abschnittsweise aneinander anzuliegen, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Flansch (22) einer ersten Folienhalbschale (14) eine bezogen auf den Aufnahmeraum (18) radiale erste Erstreckung hat, die um einen Überstand (Ü) größer ist als die radiale zweite Erstreckung des zweiten Flanschs (20) der zweiten Folienhalbschale (12), derart dass im verbundenen Zustand der erste Flansch (22) im Bereich seines Überstandes (Ü) derart in Richtung zu dem Aufnahmeraum (18) umgebogen ist, dass er mit seinem Überstand (Ü) den zweiten Flansch (20) zumindest abschnittsweise übergreift und der zweite Flansch (20) zumindest abschnittsweise beidseitig von dem ersten Flansch (22) umgriffen ist.
Verpackung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Folienhalbschalen (12, 14), beispielsweise die erste Folienhalbschale (14), wenigstens abschnittsweise im Bereich ihres Flansches (22) eine wenigstens einseitige Siegelbeschichtung (50) oder Klebebeschichtung aufweist.
Verpackung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die zweite Folienhalbschale (12) wenigstens abschnittsweise im Bereich des zweiten Flansches (20) eine beidseitige Siegelbeschichtung (50) aufweist.
Verpackung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Folienhalbschalen (12, 14) wenigstens zwei Abschnitte aufweist, die aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind.
Verpackung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Abschnitt der wenigstens ersten Folienhalbschale (14), beispielsweise im Bereich des ersten Flansches (22), aus einem plastisch umformbaren, insbesondere metallhaltigen, Material (M1) hergestellt ist, und dass optional ein zweiter Abschnitt, beispielsweise im Bereich des Aufnahmebereichs (18), aus einem biologisch abbaubaren und/oder durchsichtigem Material (M2) hergestellt ist.
Verpackung (10) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt der wenigstens einen Folienhalbschale (14) mehrere Materiallagen, beispielsweise eine erste Lage aus einem plastisch umformbaren, insbesondere metallhaltigen, Material (M1) und eine zweite Lage aus einem biologisch abbaubaren und/oder durchsichtigem Material (M2), aufweist.
Verfahren zum mechanischen Verschließen, insbesondere Bördeln, einer Verpackung (10) für insbesondere Lebensmittelprodukte, die sich aus wenigstens zwei Folienhalbschalen (12, 14) mit den Merkmalen des Anspruchs 1 zusammensetzt, welche im Bereich ihrer Flansche (20, 22) mittels einer Schießeinheit (S) miteinander verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die nachfolgenden Schritte umfasst: - Einlegen der Folienhalbschalen (12, 14) in einen Verpackungsträger (V) der Schließeinheit (S) wobei die Folienhalbschalen (12, 14) mit ihren Flanschen (20, 22) zumindest abschnittsweise aneinander anliegen, - Aufstellen des ersten Flansches (22) im Bereich seines Überstandes (Ü), - Anlegen des Überstandes (Ü) des ersten Flansches (22) an den zweiten Flansch (20), derart, dass der zweite Flansch (20) zumindest abschnittsweise beidseitig von dem ersten Flansch (22) umgriffen ist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verpackungsträger (V) die zu verschließende Verpackung (10) während des gesamten Verfahrens trägt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass während des jeweiligen Verfahrensschrittes Aufstellen und Anlegen die Verpackung (10) von den Bearbeitungswerkzeugen (30, 34, 42) der Schließeinheit (S) nur im Bereich ihrer Flansche (20, 22) kontaktiert wird, so dass die übrige Verpackung gleichzeitig für weitere Bearbeitungsschritte mittels weiterer Bearbeitungswerkzeuge (48) zugänglich verbleibt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7,8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Verpackungsträger (V) auf einem sich kontinuierlich bewegenden Fördersystem angeordnet ist, und dass sich die Bearbeitungswerkzeuge (30, 34, 42) der Schließeinheit (S) mit Hilfe einer weiteren Antriebsachse mit dem sich bewegenden Verpackungsträger (V) mitbewegen, so dass kein Anhalten für die Durchführung der Verfahrensschritte nach Anspruch 7 erforderlich ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Verfahrensschritt nach dem Anlegen des Überstands des ersten Flansches (22) an den zweiten Flansch (20), der an den zweiten Flansch angelegten Abschnitt des Überstandes (Ü) des ersten Flansches durch ein zusätzliches Bearbeitungswerkzeug (46) zusätzlich komprimiert wird.
Verfahren nach Anspruch 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Verfahrensschritt nach dem Anlegen des Überstands des ersten Flansches (22) an den zweiten Flansch (20), die Folienhalbschalen (12, 14) im Bereich ihrer aneinander anliegenden Flansche (20, 22) versiegelt oder verklebt werden, wobei wenigstens eine der Folienhalbschalen (12, 14) hierzu wenigstens abschnittsweise im Bereich des Flansches (20, 22) wenigstens eine einseitige Siegelbeschichtung (50) oder Klebebeschichtung aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in einem weiteren Verfahrensschritt der angelegte Überstand des ersten Flansches (22) und der zweite Flansch (20), der zumindest abschnittsweise beidseitig von dem ersten Flansch (22) umgriffen ist, gemeinsam in Richtung eines der Aufnahmebereiche angelegt werden.