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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Kartonschale bestehend aus einem Boden, von dem Boden ausgehenden Seitenwandabschnitten und einem gegenüber den Seitenwandabschnitten angewinkelten Abschlussflansch im Wege des Faltens und flächigen Verklebens eines einstückigen Kartonzuschnitts.
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Verfahren zum Herstellen von Kartonschalen sind aus dem Stand der Technik bekannt, z. B. aus der
DE 60 2005 003 213 T2 . Die Herstellung der Schalen erfolgt größtenteils automatisiert durch entsprechende Maschinen. Ausgangselemente sind zumeist vorgeschnittene, ebene Kartonzuschnitte, die im Zuge der sogenannten Nestung zu Kartonschalen umgeformt werden. Dabei werden folgende Arbeitsschritte durchlaufen: Die ebenen Kartonzuschnitte werden aus einem Magazin, in dem sie gestapelt sind, vereinzelt und an vorbestimmten Stellen beleimt. Im Anschluss werden die noch ebenen Kartonzuschnitte mittels eines Formklotzes durch ein Faltwerkzeug in einen entsprechenden Turm gedrückt. Neben dem Faltprozess werden die Kartonzuschnitte in diesem an den entsprechend geleimten Stellen verklebt oder verschweißt. Auf der Ausgangsseite des Turms wird der kontinuierliche Strang genesteter Kartonschalen in Portionen von 50 bis 200 getrennt und verpackt.
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Auch sind Kartonschalen mit ausschließlich gefalteten Seitenwänden bekannt. Deren Herstellung erfolgt nach dem gleichen Prinzip wie zuvor beschrieben. Jedoch werden nach der Vereinzelung der ebenen Kartonzuschnitte zunächst die Faltungen der Seitenwände vorgenommen. Im Anschluss daran erfolgen erst die Arbeitsschritte des Beleimens, des Formens und in des in den Turm Drückens.
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Im Zuge des anwachsenden Umweltbewusstseins und der damit einhergehenden Forderung zur Reduzierung von Plastikverpackungen werden vermehrt natürlich abbaubare Kartonschalen von den Herstellern gefordert. Um die Kartonschalen unaufwändig und einfach verschließen zu können, weisen die Kartonschalen einen flanschförmigen Kragen an dem oberen Enden der Seitenwände auf. Diese Formgebung der Schalen erlaubt den Einsatz in automatischen Füllmaschinen, in denen die zuvor mit beispielsweise Lebensmitteln befüllten Kartonschalen mit bahnförmigem Deckmaterial bedeckt und verschlossen werden.
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Bisher sind aus dem Stand der Technik nur Fertigungsverfahren für Kartonschalen mit Abschlussflansch bekannt, die die Nestung sowie die Ausbildung des Abschlussflansches in einem gemeinsamen Verfahrensschritt durchführen. Diese Verfahren haben jedoch den Nachteil, dass die dafür erforderlichen Produktionsmaschinen einen hohen Anschaffungspreis haben, und außerdem eine eher langsame Produktionsgeschwindigkeit aufweisen. Diese Nachteile beruhen darauf, dass die Bündelung aller Verfahrensschritte und insbesondere Verformungsschritte zu einer hohen Komplexität der Maschine führt. Auch werden die Kartonschalen fließbandartig hergestellt, also alle Kartonschalen durchlaufen alle Verfahrensschritte nacheinander. Mit anderen Worten wird jede Kartonschale von der Maschine einzeln angefertigt, was zu einer niedrigen Ausstoßmenge an Kartonschalen pro Maschine führt.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, das beschriebene Verfahren dahingehend weiterzuentwickeln, dass die Produktivität gesteigert wird und der Anschaffungspreis bzw. die hohen Werkzeugkosten der benötigten Produktionsmaschine reduziert werden.
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Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Herstellen einer Kartonschale mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Das Verfahren arbeitet in einer Abfolge von Schritten wie folgt:
- - Bilden eines vorläufigen Schalenkörpers durch Abknicken aller Seitenwandabschnitte des Kartonzuschnitts gegenüber dem Boden, wobei freie Randabschnitte der Seitenwandabschnitte gegenüber der übrigen Fläche der Seitenwandabschnitte unverformt bleiben und wobei an einzelnen der Seitenwandabschnitte angeformte Hauptlaschen zur flächigen Anlage auf einem jeweils benachbarten Seitenwandabschnitt gelangen;
- - Bilden eines Stapels aus einer Mehrzahl der so hergestellten, vorläufigen Schalenkörper;
- - unter Pressen der gestapelten, vorläufigen Schalenkörper Verkleben der Hauptlaschen mit den jeweils benachbarten Seitenwandabschnitten;
- - erneute Vereinzelung der vorläufigen Schalenkörper;
- - Formen des Abschlussflansches durch nach außen Abknicken der freien Randabschnitte.
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Mit diesem Verfahren wird ein beschleunigtes und auch kostengünstigeres Herstellungsverfahren für Kartonschalen geschaffen. Die Beschleunigung des Verfahrens wird dadurch erzielt, dass nach dem Abknicken und Beleimen der Wandabschnitte die Kartonelemente bereits genestet sind, aber noch unverklebt bleiben und mehrere Kartonelemente zu einem Stapel gebündelt werden und gemeinsam in einem Arbeitsschritt zu Schalenkörpern verklebt werden, die allerdings vorerst noch vorläufige Schalenkörper sind. Mit anderen Worten werden die Hauptlaschen einer Vielzahl von Kartonschalen in einem gemeinsamen Arbeitsschritt verklebt. Hingegen ist es bei den aus dem Stand der Technik bekannten Produktionsverfahren üblich, dass die Kartonschalen jeweils alle Verfahrensschritte einzeln durchlaufen. Das Zusammenfassen der sich wiederholenden Arbeitsschritte auf einem gemeinsamen Arbeitsschritt führt zu einer Zeitersparnis bei der Herstellung der Kartonschalen, und führt damit zu dem höheren Ausstoß an Kartonschalen.
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Die Kostenreduzierung hingegen wird dadurch erzielt, dass der Falt- und Klebevorgang des Abschlussflansches erst im Anschluss an die zuvor genannten Verfahrensschritte erfolgt. Durch die Entkoppelung des letzten Verfahrensschritts wird zwar eventuell eine weitere Maschine notwendig, allerdings sind die Maschinen jeweils von geringerer Komplexität und somit in Summe günstiger im Vergleich zu einer Maschine, die alle Verfahrensschritte ausführt.
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Auch führt die weitere Maschine nicht zu einer Senkung der Produktivität, denn beide Maschinen sind direkt in Reihe geschaltet, so dass beim Wechsel von der ersten auf die zweite Maschine keine wesentliche Zeitverzögerung zwischen den Verfahrensschritten entsteht.
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Vorzugsweise werden nach der Vereinzelung der Schalenkörper und vor dem Formen des Abschlussflansches Klebevorbereitungen durchgeführt, wobei bevorzugt die Klebevorbereitungen in einem Erwärmen oder in einem Beleimen einzelner Endabschnitte der Randabschnitte bestehen.
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Vorzugsweise werden die Endabschnitte der Randabschnitte nach dem Formen des Abschlussflansches durch Verpressen dauerhaft im Bereich der zuvor erwärmten oder beleimten Bereiche miteinander verbunden. Grundsätzlich sind auch andere Verbindungsarten denkbar, wie z. B. ein Vernieten oder eine Vertackerung, oder eine Kombination aus verschiedenen Verbindungsmöglichkeiten.
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Vorzugsweise sind die Endabschnitte einzelner Randabschnitte des vorläufigen Schalenkörpers als Laschen gestaltet, die sich zu dem Boden hin erstrecken, wobei die Laschen durch das nach außen Abknicken der freien Randabschnitte zur Anlage gegen einen Endabschnitt des jeweils benachbarten Randabschnitts gebracht werden, und mit diesem unter Bilden des endgültigen Schalenkörpers verklebt werden.
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Grundsätzlich ist eine Vielzahl an Klebern denkbar. So beispielsweise Kleber, die durch Wärme oder Druck ihre Klebewirkung entfalten. Auch sind UV-härtende-Kleber denkbar. Allen Klebern ist gemein, dass sie keine gesundheitsschädlichen Stoffe abgeben, die etwa durch in die Kartonschale befüllte Lebensmittel vom Menschen aufgenommen würden.
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Bevorzugt sind die freien Außenkanten der mit Laschen versehenen Randabschnitte im Übergang zu den Laschen gerundet. Mit anderen Worten weist der aus den Randabschnitten gebildete Abschlussflansch keine scharfen Ecken und Kanten auf. Insbesondere wenn eine Kartonschale den Temperaturen in einem Tiefkühlschrank ausgesetzt ist, kann sich die Festigkeit der Kartonschale erhöhen und im Falle von nicht gerundeten Randabschnitten würden diese ein potentielles Verletzungsrisiko bedeuten. Grundsätzlich haben die abgerundeten Kanten auch eine positive Wirkung auf die Haptik.
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Vorzugsweise ist die Kartonschale als ein Vieleck gestaltet mit einer geraden Anzahl von Seitenwandabschnitten und freien Randabschnitten, wobei die Laschen nur an jedem zweiten Randabschnitt ausgebildet sind, und diese Randabschnitte in der Produktionsmaschine zu ihrem nach außen Abknicken zunächst um ca. 180° in eine Richtung geschwenkt, und später bis in ihre endgültige Ausrichtung zurückgeschwenkt werden. Alternativ sind auch eine ungerade Anzahl an Seitenwandabschnitten denkbar, wobei auch Laschen an jedem Randabschnitt oder auch unregelmäßig verteilt an den Randabschnitten denkbar sind. Darüber hinaus können die Randabschnitte verschiedene Längen aufweisen oder längenspezifisch in Gruppen unterteilt sein.
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Bevorzugt erfolgt das nach außen Abknicken aller übrigen Randabschnitte, nachdem die mit Laschen versehenen Randabschnitte in die eine Richtung geschwenkt, und bevor sie in ihre endgültige Ausrichtung zurückgeschwenkt werden. Diese maschinell durchgeführte Schwenkreihenfolge führt dazu, dass die nach unten orientierte Lasche eines Seitenwandabschnittes von oben auf den nach oben orientierten Randabschnitt des benachbarten Seitenwandabschnitts ohne Laschen aufliegt, und beide Wandabschnitte so Druck gegeneinander ausüben. Dies führt dazu, dass die Randabschnitte derart gegenüber den Seitenwandabschnitten angewinkelt sind, dass sie gemeinsam einen horizontalen Flansch bilden, sie also in ihrer Gesamtheit horizontal und in einer Ebene parallel zu der Ebene des Bodens ausgebildet sind. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, dass die Lasche eines Wandabschnittes auch von unten gegen den Randabschnitt des benachbarten Wandabschnittes verklebt wird.
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Vorzugsweise ist die Kartonschale als ein Viereck gestaltet und die Laschen sind an zweien der Randabschnitte ausgebildet. Alternativ bevorzugt ist die Kartonschale als ein Sechseck gestaltet und die Laschen sind an dreien der Randabschnitte ausgebildet. Wobei ferner die Kartonschale auch als ein Achteck gestaltet sein kann und die Laschen an vieren der Randabschnitte ausgebildet sind. Denkbar sind auch Kartonschalen mit einer Anzahl an ungeraden Randabschnitten.
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Bevorzugt wird in einem letzten Verfahrensschritt aus einer Mehrzahl der so in dem Verfahren hergestellten, endgültigen Schalenkörper erneut ein Stapel gebildet. Dieser kann im Anschluss platzsparend gelagert werden und wird ggf. noch in eine Folie gegen Nässe eingeschweißt.
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Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstände weiterer Unteransprüche.
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Das Herstellverfahren wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine fertige Kartonschale, welche z. B. das schalenförmige Bodenteil einer Lebensmittelverpackung sein kann;
- 2 der flache Kartonzuschnitt, aus dem die Schale nach 1 im Wege des Faltens und flächigen Verklebens hergestellt ist; und
- 3 eine schematische Übersichtsdarstellung des Produktionsprozesses beim Herstellen einer Kartonschale.
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Die 1 gibt die Kartonschale bzw. den endgültigen Schalenkörper 10a im fertigen Zustand wieder und die 2 nur den zugrundeliegenden, noch flachen Kartonzuschnitt. In beiden Darstellungen bezeichnen die Bezugszeichen dieselben Wand- bzw. Flächenabschnitte bzw. -bereiche.
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Dargestellt und im Weiteren näher beschrieben ist eine Kartonschale, welche hier beispielhaft als ein Viereck gestaltet ist und einen viereckigen Boden 2 und insgesamt vier den Schaleninnenraum umgebende Seitenwandabschnitte 3, 4 aufweist. Zwei Seitenwandabschnitte 3 sind in Bezug auf den Boden 2 einander gegenüberliegend und von gleicher Länge, ebenso sind die beiden anderen Seitenwandabschnitte 4 in Bezug auf den Boden 2 einander gegenüberliegend und von gleicher Länge.
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Dasselbe Herstellverfahren ist jedoch ebenso auch bei einer als Sechseck oder Achteck mit entsprechend vielen Seitenwandabschnitten gestalteten Kartonschale einsetzbar.
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Von dem zentralen, flachen Boden 2 aus erheben sich die hier vier Seitenwandabschnitte 3, 4 nicht genau rechtwinklig, sondern leicht schräg, so dass sich der horizontale Schalenquerschnitt ausgehend vom Boden 2 leicht weitet bzw. öffnet. Der Zuschnitt (2) ist so gestaltet, dass alle Seitenwandabschnitte 3, 4 nur entlang jeweils eines Verbindungsrandes mit dem Boden 2 verbunden sind.
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Den oberen Abschluss der Kartonschale bildet ein mit den Seitenwandabschnitten 3, 4 verbundener und gegenüber den Seitenwandabschnitten 3, 4 angewinkelter Abschlussflansch 8, der um die gesamte Schale herumführt, und der deren Handhabung erleichtert.
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Der von der Schale nach außen abstehende Abschlussflansch 8 ist gegenüber den Seitenwandabschnitten 3, 4 derart angewinkelt, dass sich der Abschlussflansch 8 in seiner Gesamtheit horizontal und in einer Ebene parallel zur Ebene des Bodens 2 erstreckt. Aber auch bei nicht genau horizontaler Ausbildung erhöht der Abschlussflansch 8 die Handhabung und die Biegefestigkeit der Kartonschale. Er bietet zudem die Möglichkeit, auf seiner rahmenförmigen und zugleich flächigen Oberseite eine Schalenabdeckung zu befestigen, z. B. eine Folie oder einen wiederverschließbaren Deckel durch Anclipsen an dem Anschlussflansch 8 zu befestigen, um in der Schale gelagerte Lebensmittel länger frisch zu halten.
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An einzelnen der Seitenwandabschnitte 3, 4 sind Hauptlaschen 7 zur flächigen Verbindung des betreffenden Seitenwandabschnitts 3, 4 mit dem jeweils benachbarten Seitenwandabschnitt 4, 3 angeformt. Beim Ausführungsbeispiel sind an zwei einander gegenüberliegenden Seitenwandabschnitten 4 gleich zwei solche Hauptlaschen 7 über perforierte oder unperforierte Knicklinien angeformt, wohingegen die beiden anderen einander gegenüberliegenden Seitenwandabschnitte 3 ohne Hauptlaschen 7 sind. Die Zuordnung der Hauptlaschen 7 zu den einzelnen Seitenwandabschnitten 3, 4 kann jedoch auch anders als hier beschrieben sein. Das flächige Verkleben der Hauptlaschen 7 kann auf der Außen- oder auf der Innenseite des betreffenden Seitenwandabschnitts 3 erfolgen.
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Der Zuschnitt (2) ist so gestaltet, dass die jeweils am meisten außen liegenden Bereiche der Seitenwandabschnitte 3, 4 Randabschnitte 3A, 4A sind. Diese Randabschnitte 3A, 4A bilden nach Abschluss der Falt- und Klebeprozesse den Abschlussflansch 8 der Kartonschale. Die Randabschnitte sind überwiegend streifenförmig. Sie sind bei dem Zuschnitt (2) nur entlang jeweils eines Verbindungsrandes, der als perforierte oder unperforierte Knicklinie ausgebildet ist, mit ihrem jeweiligen Seitenwandabschnitt 3, 4 verbunden.
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Die zwei einander gegenüberliegenden und zueinander parallelen Randabschnitte 3A sind jeweils gleich gestaltet, jedoch unterschiedlich gestaltet im Vergleich zu den zwei anderen, ebenfalls einander gegenüberliegenden und zueinander parallelen Randabschnitten 4A. Denn nur an den zwei Randabschnitten 3A sind an deren Enden nochmals Laschen 13 ausgebildet. Diese sind deutlich kleiner, als die Hauptlaschen 7 der Kartonschale.
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Die Laschen 13 erstrecken sich an dem Zuschnitt (2) quer zu der Haupterstreckung des Randabschnitts 3A in Richtung zu dem Boden 2 hin. Die freien Außenkanten der mit den Laschen 13 versehenen Randabschnitte 3A können im Übergang zu den Laschen 13 gerundet sein, um so den Abschlussflansch 8 insgesamt haptischer zu gestalten.
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Die Randabschnitte 4A ohne die Laschen 13 weisen in Schalenumfangsrichtung in etwa dieselbe Länge auf wie die Seitenwandabschnitte 4, an denen diese Randabschnitte 4A ausgebildet sind. Die Randabschnitte 3A mit Laschen 13 hingegen weisen in Schalenumfangsrichtung eine größere Länge auf als die Seitenwandabschnitte 3, an denen diese Randabschnitte 3A ausgebildet sind. Beim maschinellen Faltprozess gelangen daher die quer zu der Haupterstreckung des Randabschnitts 3A abstehenden Laschen 13 mit ihrer Unterseite auf die Oberseite des jeweils benachbarten Randabschnitts 4A, so dass dann die Verklebung erfolgen kann, womit der Abschlussflansch 8 vollständig ist.
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3 zeigt eine schematische Darstellung der Verfahrensschritte zum Herstellen der Kartonschalen. Nicht dargestellt sind in 3 die ersten Verfahrensschritte, bei denen die ebenen Kartonzuschnitte in der sogenannten Nestung zu vorläufigen Schalenkörpern 10 umgeformt werden, wobei die Seitenwandabschnitte 3, 4 gegenüber dem Boden 2 abgeklappt werden und die Hauptlaschen 7 an den Seitenwandabschnitten 3 zur Anlage kommen. Die bereits genesteten vorläufigen Schalenkörper 10 werden anschließend zu einem Stapel gebündelt. Gemäß 3 werden ab einer gewissen Anzahl von gestapelten vorläufigen Schalenkörpern 10, in einem gemeinsamen Verpressungs- und/oder Erhitzungsschritt, jeweils die Hauptlaschen 7 an den Seitenwandabschnitten 3 verklebt.
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Anschließend wird der in 3 oben links dargestellte Stapel 20 der vorläufigen Schalenkörper 10 manuell oder automatisch in ein nicht dargestelltes Magazin einer Kragenform- und fixiermaschine eingeführt (Schritt 1). Auf dem Weg durch das Magazin werden die seitlich frei liegenden Laschen 13 an Heizschienen vorbeigeführt, um die Kunststoffbeschichtung im Bereich der Laschen 13 bis auf ihre Schmelztemperatur zu erhitzen oder an geeigneten Stellen Leim aufzubringen.
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Mittels eines Vereinzelungsmechanismus, beispielsweise in Form eines nicht dargestellten Saugstempels, wird der jeweils unterste vorläufige Schalenkörper 10 vereinzelt, d. h. aus dem in 3 oben links dargestellten Stapel 20 und aus dem Magazin entnommen (Schritt 2).
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Anschließend werden die Randabschnitte 3A, die die Laschen 13 aufweisen, gegenüber dem nach unten weisenden vorläufigen Schalenkörper 10 um 180° nach oben gefaltet (Schritt 3 in 3). Auf diese Weise werden die Laschen 13 aus dem Faltweg der Randabschnitte 4A ohne Laschen 13 herausbewegt. Darauffolgend werden die Randabschnitte 4A ohne Laschen 13 um etwa 90° nach außen und somit parallel zu dem Boden 2 gefaltet (Schritt 4 in 3).
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Im Anschluss werden die die Laschen 13 aufweisenden Randabschnitte 3A um 90° zurückgefaltet, und kommen so mit ihren Laschen 13 zur Anlage an den benachbarten Randabschnitten 4A (Schritt 5). Dieser Vorgang kann sowohl durch einen weiteren Arbeitsschritt ausgeführt werden, als auch durch selbstständiges Rückverformen der Randabschnitte 3A, 4A.
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Sind die Laschen 13 auf den benachbarten Randabschnitten 4A zur Anlage gekommen, werden die zuvor erwärmten oder beleimten Eckbereiche der Laschen 13 durch beispielsweise Pressrollen im Kontaktbereich an den benachbarten Randabschnitten 4A verklebt (Schritt 6 in 3). Bei einer vorherigen Erwärmung handelt es sich dabei um eine Versiegelung, wobei es sich bei einer vorherigen Beleimung um eine anschließende Verklebung handelt. In einem letzten Schritt werden die nun verklebten, endgültigen Schalenkörper 10a durch einen nicht dargestellten Mechanismus in Form eines Druckstempels wieder in ein Sammelmagazin gedrückt und zu einem fertiggestellten Stapel 20 zusammengefasst (Schritt 7 in 3).
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Boden
- 3
- Seitenwandabschnitt
- 3A
- Randabschnitt
- 4
- Seitenwandabschnitt
- 4A
- Randabschnitt
- 7
- Hauptlasche
- 8
- Abschlussflansch
- 10
- (vorläufiger) Schalenkörper
- 10a
- (endgültiger) Schalenkörper
- 13
- weitere Lasche
- 20
- Stapel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 602005003213 T2 [0002]
