DE19610707C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer mehrschichtigen Verpackungsschale - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer mehrschichtigen Verpackungsschale zur Aufnahme von Flüssigkeiten absondernden Lebensmitteln, wobei Bahnen auf Basis thermoplastischer Kunststoffe zu einer Mehrschichtbahn zumindest bereichsweise durch Heißsiegeln oder Schweißen oder Kleben verbunden werden und eine der Bahnen zur Aufnahme von Flüssigkeit saugfähig ist und die Mehrschichtbahn im plastischen Zustand der enthaltenen thermoplastischen Kunststoffe in einer eine Form und einen Stempel enthaltenden Vorrichtung mit zwischen der Form und dem Stempel gebildeten Formhohlraum zu der Verpackungsschale verformt wird und die obere dem Lebensmittel zugewandte Schicht der Verpackungsschale mit Löchern versehen wird sowie eine Vorrichtung zum Durchführen eines derartigen Verfahrens.

Ein derartiges Verfahren zum Herstellen einer mehrschichtigen Verpackungsschale ist beispielsweise aus der DE 43 13 146 A1 bekannt. Dabei werden die Löcher in der oberen Schicht dem Lebensmittel zugewandten Schicht der Verpackungsschale zum Durchtritt der von den Lebensmitteln abgesonderten Flüssigkeiten in die saugfähige Schicht vor der Verbindung der einzelnen Bahnen zu der Mehrschichtenbahn durch Stanzen der oberen Bahn mit einem geeigneten Stanzwerkzeug eingebracht. Das Stanzen der Löcher erfolgt dabei abschnittsweise, so daß die nach diesem Verfahren erhaltenen Verpackungsschalen nach ihrem Formvorgang die Löcher bevorzugt im Bodenbereich aufweisen sollen. Nachteilig bei diesem bekannten Verfahren ist es jedoch, daß zum einen die Zuführung der gelochten Abschnitte der oberen Bahn in die Formvorrichtung, so daß die Löcher überwiegend im Bodenbereich der zu formenden Schale angeordnet sind, eine sehr aufwendige Regelung benötigt, zum anderen fällt bei dem Stanzvorgang zur Ausbildung der Löcher in der oberen Schicht ein unerwünschter Stanzabfall an, der kostenintensiv entsorgt werden muß, zum anderen können einzelne Stanzabfälle, die sich nicht vollständig von der Bahn gelöst haben, in die Formvorrichtung gelangen und dort unerwünschte Beeinträchtigungen der zu formenden Verpackungsschalen herbeiführen.

Aus der EP 0182 139 B1 ist ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung von Verpackungsschalen für Flüssigkeiten absondernde Lebensmittel bekannt, bei dem die obere dem Lebensmittel zugewandte Schicht der Verpackungsschale mit Löchern versehen wird, indem die zugehörige Bahn vor der Verbindung zu einer Mehrschichtbahn über eine Nadelwalze geführt wird, die die Löcher in die Bahn einbringt. Nachteilig bei diesem Verfahren ist es wiederum, daß zum einen ein zu entsorgender Abfall an den Nadelwalzen anfällt, zum anderen die relativ feinen Löcher in der Bahn während des Formvorganges infolge des dort vorherrschenden Druckes und der hohen Temperatur teilweise wieder geschlossen werden können. Auch bei diesem Verfahren ist eine aufwendige Regelung der Zuführung der einzelnen Bahnen in das Formwerkzeug erforderlich, um die Löcher in den dafür vorgesehenen Bereichen der Verpackungsschale anzuordnen.

Auch aus der DE 40 39 354 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Verpackungsschale bekannt, wobei jedoch die Lochausbildung wiederum mittels Stanzen erfolgt und so zu entsorgender Stanzabfall anfällt.

Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer mehrschichtigen Verpackungsschale zur Aufnahme von Flüssigkeiten absondernden Lebensmitteln vorzuschlagen, bei deren Herstellung kein zu entsorgender Materialabfall infolge Lochausbildung in der obersten Schicht der Verpackungsschale anfällt und mit hoher Leistung ohne aufwendige Regelung kostengünstig durchführbar ist.

Diese Aufgabe wird mit einem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Lösung dieser Aufgabe ist Gegenstand des Patentanspruches 17.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Die Erfindung schlägt vor, das gattungsgemäße Verfahren derart weiterzubilden, daß eine Vorrichtung zum Formen verwendet wird, die mit in den Formhohlraum vorstehenden drehbaren Stiften ausgerüstet ist und die Mehrschichtenbahn in noch plastischem Zustand mit ihrer oberen Schicht so in den Formhohlraum eingelegt wird, daß sie an den drehbaren Stiften zur Anlage kommt und beim Schließen des Formhohlraumes infolge Stempelniedergang die Stifte zumindest durch die oberste Schicht bis zu der saugfähigen Schicht eindringen, jedoch die unterste Schicht der Mehrschichtenbahn nicht durchbohren, und die Stifte während des Eindringens in die Mehrschichtbahn und/oder nach dem Eindringen in die Mehrschichtbahn gedreht werden, und der plastifizierte Kunststoff durch die Drehbewegung der Stifte verdrängt wird und Sacklöcher in der Schale ausgebildet werden.

Auf diese Weise werden die Löcher in der oberen Schicht der Verpackungsschale erst dann in diese eingebracht, wenn sie sich bereits in der Form befindet, so daß sich keinerlei Probleme bezüglich der Zuführung der Mehrschichtenbahn ergeben. Die Löcher werden stets exakt an den dafür vorgesehenen Bereichen der Verpackungsschale ausgebildet.

Die Erfindung lehrt, daß durch das Eindringen der Stifte in die Mehrschichtbahn und die Ausführung der Drehbewegung eine Lochausbildung bewirkt wird, bei der keinerlei Abfall anfällt, der aufwendig entsorgt werden müßte. Vielmehr findet durch die Drehbewegung der Stifte in diesem Bereich eine Materialverdrängung statt, so daß das die Stifte umgebende Material geringfügig durch den noch plastischen Zustand der Mehrschichtenbahn kompaktiert wird und nach Beendigung des Formvorganges eine Verpackungsschale mit exakt positionierten Löchern ohne die bisher unvermeidbaren Nachteile des Standes der Technik erhalten wird.

Um eine zuverlässige Verdrängung des den Stift umgebenden Materials zur Lochausbildung zu erreichen, schlägt die Erfindung vorteilhaft vor, daß die Löcher mit Stiften geformt werden, die auf ihren der Mehrschichtenbahn zugewandten Stirnflächen mindestens einen Vorsprung aufweisen. Ein derartiger Vorsprung erleichtert zum einen das Eindringen der Stifte in die Mehrschichtbahn, wenn diese im Inneren des Formhohlraumes an den Stiften zur Anlage kommt, zum anderen wird auch die Materialverdrängung während der Drehbewegung der Stifte durch die Vorsprünge erleichtert.

Vorteilhaft werden die Stifte um etwa 360° bis 370° gedreht, um einwandfreie und gleichmäßige Löcher in der Mehrschichtbahn zu erhalten. Selbstverständlich ist es jedoch auch möglich, die Stifte um einen geringeren oder größeren Drehwinkel zu bewegen.

Besonders vorteilhaft werden die Stifte über einen Zentralantrieb angetrieben. Dieser kann beispielsweise in Abhängigkeit von der getakteten Herstellung der Verpackungsschalen abhängig gesteuert werden, dergestalt, daß bei taktweise aufeinanderfolgenden Formvorgängen die Stifte jeweils mit jedem Takt abwechselnd gedreht werden, also in einem Takt hin- und in dem nächst folgenden Takt zurückbewegt werden.

Insbesondere ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, die Löcher trichterförmig auszubilden, so daß eine zusätzliche Kapillarwirkung in das Innere der Verpackungsschale erreicht wird, in dem sich die saugfähige Schicht befindet und so die erfindungsgemäß hergestellte Verpackungsschale eine besonders gute Saugwirkung für von den Lebensmitteln abgesonderte Flüssigkeiten erhält.

Da die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Verpackungsschalen überwiegend als Einwegverpackungsschalen verwendet werden, schlägt die Erfindung weiterhin vor, daß die Verpackungsschale sortenrein auf der Basis von Polyolefinen hergestellt wird. Bevorzugte Polyolefine sind dabei die Homo- und Copolymere von Propylen. Ebenso ist es vorteilhaft möglich, die Verpackungsschale sortenrein auf der Basis von Polystyrol oder thermoplastischer Polyester herzustellen.

Insbesondere ist bevorzugt, für die äußeren Schichten der Verpackungsschale Bahnen aus einem geschäumten thermoplastischen Kunststoff einzusetzen und für die saugfähige Schicht ein Vlies, insbesondere aus schmelzgeblasenen Mikrofasern aus thermoplastischem Kunststoff zu verwenden.

Zur Erzielung eines besonders wirtschaftlichen Herstellungsverfahrens schlägt die Erfindung vor, über die Breite einer Mehrschichtbahn mindestens zwei oder mehr im wesentlichen rechteckige Verpackungsschale mit Längs- und Querrändern in einer Reihe zu formen, wobei zusätzlich in Längsrichtung der Mehrschichtbahn zwei oder mehr Reihen von Verpackungsschalen in einem Arbeitsgang geformt werden. Zur Erreichen eines besonders festen Verbundes der mehrschichtigen Verpackungsschale im Bereich ihrer einzelnen Schicht schlägt die Erfindung vor, im Bereich der in Vorschubrichtung der Mehrschichtbahn verlaufenden Längsränder der zu bildenden Verpackungsschale beim Verbinden der Bahnen zu der Mehrschichtbahn einen Schmelzestrang aus einem thermoplastischen Kunststoff im Verbindungsbereich der Bahnen auf diese aufzubringen und die Bahnen nachfolgend aufeinanderzulegen und in einem Spalt zwischen gekühlten Walzen zu der Mehrschichtbahn zu verbinden. Auf diese Weise wird im Bereich des Schmelzestranges eine Schweißnaht ausgebildet, die die einzelnen Schichten der Verpackungsschale dauerhaft fest miteinander verbindet. Für den Schmelzestrang wird bevorzugt ein Kunststoff verwendet, der sortenrein mit den für die Bahnen der Mehrschichtbahn ausgewählten Kunststoffen ist.

Auch ist es möglich, zur Verbindung der einzelnen Schichten der Verpackungsschale untereinander im Bereich der in Vorschubrichtung der Mehrschichtbahn verlaufenden Längsränder der zu bildenden Verpackungsschale beim Verbinden zu der Mehrschichtbahn einen Heißluftstrom auf die Verbindungsbahnen aufzubringen, der in diesen Bereichen ein Anschmelzen der thermoplastischen Kunststoffe bewirkt und die Bahnen nachfolgend aufeinandergelegt werden und in einem Spalt zwischen gekühlten Walzen zu der Mehrschichtbahn verbunden werden. Auch auf diese Weise wird ein besonders fester Schichtenverbund der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Verpackungsschale entlang ihrer Längsränder erreicht.

Es ist auch möglich, an Stelle des Heißluftstromes die zur Verbindung der einzelnen Schichten untereinander notwendige Wärme beispielsweise mittels Gleitschuhen aufzubringen, die mit möglichst geringem Druck auf den Verbindungsbereichen der einzelnen Bahnen aufliegen und einzeln in ihrer Heizleistung steuerbar sind, so daß auch hier eine feste Verbindung der einzelnen Schichten der Verpackungsschale in Längsrichtung entlang ihrer Ränder bewirkt wird.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Schale an den quer zur Vorschubrichtung verlaufenden Rändern (Querränder) zumindest bereichsweise zusammengepreßt, so daß auch an diesen Rändern ein fester Schichtenverbund der Verpackungsschale erreicht wird.

Die saugfähige Schicht der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Verpackungsschale kann beispielsweise ein saugfähiges Papier, ein Vlies aus schmelzgeblasenen thermoplastischen Kunststoffasern oder eine Superabsorber enthaltende Partikelschicht sein.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung beruht darauf, daß auf einer der Formoberflächen des Formwerkzeuges im Formhohlraum vorstehende drehbare Stifte angeordnet sind, die während des Formvorganges in die Mehrschichtbahn eindringen und infolge ihrer Drehbewegung eine Materialverdrängung zur Lochausbildung in der Mehrschichtbahn bewirken.

Um das Eindringen in die Mehrschichtbahn und das Verdrängen des Materials zur Lochausbildung zu erleichtern, weisen die Stifte stirnseitig mindestens einen Vorsprung auf. Dieser Vorsprung kann beispielsweise stegförmig ausgebildet sein, wobei eine exzentrische Anordnung des Vorsprunges in bezug zur Drehachse des Stiftes besonders bevorzugt ist.

Vorteilhaft weisen die Stifte einen gemeinsamen Antrieb auf, der bevorzugt dadurch realisiert ist, daß jeder Stift mit einem Ritzel ausgerüstet ist und die Ritzel mittels einer Zahnstange angetrieben werden.

Je nach Anordnung der drehbaren Stifte, die sich nach der gewünschten Anordnung der Löcher in der herzustellenden Verpackungsschale richtet, kann dabei jedes Ritzel direkt mit der Zahnstange in Wirkverbindung stehen oder es können jeweils mehrere Stifte mit ihren zugehörigen Ritzeln in Wirkverbindung stehen und eine Gruppe bilden, wobei jede so gebildete Gruppe über ein Ritzel der Gruppe von der Zahnstange antreibbar ist.

Bei Anordnung von mehreren Reihen von Schalen in einem großen Formwerkzeug und gleichzeitiger Ausbildung mehrerer Schalen in einem Formvorgang wird erfindungsgemäß jeder Reihe von Schalen eine Zahnstange zum Antreiben von Gruppen von Ritzeln und damit Stiften zugeordnet, so daß mehrere Zahnstangen parallel zueinander vorhanden sind, die wiederum gemeinsam taktweise bewegt und angetrieben werden.

Die Zahnstange ist bevorzugt taktweise in Abhängigkeit von der Bewegung des Stempels angetrieben, was beispielsweise über einen Pneumatikzylinder erfolgen kann. Dabei ist bevorzugt, pro taktweiser Bewegung des Stempels die Stifte in eine Richtung zwecks Drehung anzutreiben, so daß beim nachfolgenden Arbeitstakt die Stifte in Gegenrichtung gedreht, als zurückgedreht werden. Auf diese Weise wird die geringste Energie verbraucht und der Verschleiß der Stifte durch abwechselndes Drehen und Verdrängen des Materials in der einen und nachfolgend in der anderen Drehrichtung möglichst gering gehalten. Dies entspricht einer taktweisen Hin- und Herbewegung der Zahnstangen. Es ist auch möglich, die Verdrängungsbewegung der Stifte in der einen Richtung auszuführen und nach Beendigung des Arbeitstaktes vor Beginn des nächsten Formvorganges die Stifte zurückzudrehen. Auch ist es möglich, die Stifte während des Formvorganges einmal in der einen Richtung vorzudrehen und in der anderen Richtung zurückzudrehen.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist als Tiefziehvorrichtung mit einer feststehenden Positivform und einem bewegbaren Stempel als Negativform ausgebildet und die Stifte sind bereichsweise auf der Oberfläche der Positivform angeordnet.

Die Positivform kann zum Herstellen einer im wesentlichen rechteckigen Schale ausgebildet sein und ist vorteilhaft aus im wesentlichen plattenförmigen Teilen zusammengesetzt, wobei die Ritzel und der Antrieb mittels der Zahnstange in zwischen den beiden Platten ausgebildeten Hohlräumen angeordnet sind und die Stifte durch Bohrungen in der oberen Platte geführt sind und mit ihrer Stirnfläche über die Formoberfläche vorstehen. Mehrere Positivformen können in Reihen zu einem Mehrfachwerkzeug zusammengesetzt sein.

Auf diese Weise wird eine Vorrichtung geschaffen, deren bewegliche Teile in einem zweiteiligen Gehäuse untergebracht sind und von daher gegen äußere Einwirkungen gut geschützt sind.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zur Herstellung von mehrschichtigen Verpackungsschalen,

Fig. 2 eine Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Formvorrichtung,

Fig. 3 einen Schnitt durch die Formvorrichtung gemäß Pfeil A in Fig. 2,

Fig. 4a eine Seitenansicht eines drehbaren Stiftes,

Fig. 4b eine weitere Seitenansicht des drehbaren Stiftes gemäß Fig. 4a,

Fig. 4c eine Aufsicht auf den drehbaren Stift gemäß Fig. 4a,

Fig. 5a eine Seitenansicht eines Teiles der Positivform,

Fig. 5b die Aufsicht auf die Positivform gemäß Fig. 5a,

Fig. 5c eine weitere Seitenansicht der Positivform gemäß Fig. 5b,

Fig. 6 eine Aufsicht auf die Unterseite eines Teiles der Positivform,

Fig. 7a eine Aufsicht auf eine erfindungsgemäß hergestellte Verpackungsschale,

Fig. 7b einen Schnitt durch die Verpackungsschale gemäß Fig. 7a entlang der Linie B-B,

Fig. 7c einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform der Schale gemäß Fig. 7a,

Fig. 8 in vergrößerter Darstellung die Einzelheit X in Fig. 7b.

Die Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung vereinfacht eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von mehrschichtigen Verpackungsschalen, aus der das erfindungsgemäße Verfahren ersichtlich ist.

In nicht näher dargestellter Weise werden Bahnen 101, 102, 103 von Rollen abgewickelt oder von entsprechenden Extrusionsanlagen abgezogen und zu gekühlten Walzen 200 geführt, wobei beim Durchzug durch den Spalt zwischen den gekühlten Walzen 200 die Mehrschichtbahn zur Herstellung von Verpackungsschalen zur Aufnahme von Flüssigkeiten absondernden Lebensmittel gebildet wird. Diese Mehrschichtbahn umfaßt eine untere Bahn 101, eine saugfähige mittlere Bahn 102 und eine obere Bahn 103.

Nach dem Durchzug durch die gekühlten Walzenpaare 200 wird die derart gebildete Mehrschichtbahn nochmals gegebenenfalls mittels Wärmestrahlen W so weit erwärmt, daß die enthaltenen thermoplastischen Kunststoffe in der Mehrschichtbahn im plastischen Zustand vorliegen und die Mehrschichtbahn wird gemäß Pfeil P1 in eine Formvorrichtung 201 eingeführt. Die Formvorrichtung 201 weist eine Form 2 auf, die als feststehende Positivform aus zwei Teilen 2a, 2b aufgebaut ist. Weiterhin weist die Formvorrichtung 201 einen bewegbaren Stempel 3 als Negativform auf, der auf die Positivform 2 in Pfeilrichtung P2 absenkbar ist, so daß zwischen Positivform 2 und Stempel 3 ein Formhohlraum 8 gebildet ist, in dem die in Pfeilrichtung P1 eingeführte Mehrschichtbahn zu mehrschichtigen Verpackungsschalen 100 geformt werden kann, insbesondere tiefgezogen werden kann.

Zur Ausbildung von Löchern in der Verpackungsschale zur Aufnahme von Flüssigkeiten absondernden Lebensmittel sind in der Positivform 2 auf der Oberfläche des Teiles 2b vorstehende Stifte 5 ausgebildet, die in den Formhohlraum 8 hineinragen und während des Tiefziehvorganges der Mehrschichtbahn zu der Verpackungsschale 100 Löcher zum Durchtritt der Flüssigkeit in die Deckschicht aus der Bahn 103 der Mehrschichtbahn ausbildet.

Erfindungsgemäß wird die Lochausbildung dadurch bewirkt, daß die Stifte 5 zum einen in die Mehrschichtbahn eindringen, zum anderen aber durch eine Drehbewegung eine Verdrängung des Materials bewirken, so daß Löcher in der Mehrschichtbahn ausgebildet werden, ohne daß zu entsorgender Abfall beim Lochungsvorgang anfällt. Zu diesem Zweck weist die feststehende Positivform 2 in ihrem unteren Teil 2a einen Antrieb 7 auf, der über eine Zahnstange 4 im Inneren der Positivform 2 die Stifte 5 zwecks Drehbewegung antreibt, was nachfolgend noch näher beschrieben wird.

In der Fig. 2 ist eine Aufsicht auf eine Formvorrichtung in konkretisierter Art dargestellt, die aus mehreren in einer Reihe über die Breite der Mehrschichtbahn angeordneten Einzelformen und mehreren zueinander parallelen Reihen in Längserstreckung der Mehrschichtbahn besteht, wobei nur auszugsweise die Aufsicht auf zwei in einer Reihe liegende Positivformen 2 mit dem Antrieb für die drehbaren Stifte 5 dargestellt ist, wobei zur besseren Übersicht der bewegliche Stempel entfernt worden ist. Der Antrieb für die drehbaren Stifte 5 auf den in einer Reihe angeordneten Positivformen 2 erfolgt mittels einer gemeinsamen Zahnstange 4, die entlang ihrer beiden Längskanten eine Verzahnung 40 aufweist. An einem Ende der Zahnstange 4 greift ein Pneumatikzylinder 7 über ein Kupplungsstück 70 an der Zahnstange 4 an, so daß diese in Pfeilrichtung P3 längsverschieblich ist. Weiterhin ist der Fig. 2 entnehmbar, daß die Zahnstange 4 in Langlöchern 41 mittels darin befindlicher Zapfen 13 geführt ist. Jede weitere Reihe von Positivformen, parallel zur dargestellten Reihe, wird jeweils mit einer weiteren Zahnstange angetrieben.

Auf diese Weise ist es möglich, bei einem Formvorgang, wie er in der Fig. 1 schematisiert dargestellt ist, um Verpackungsschalen 100 herzustellen, über eine Bewegung der Zahnstange 4 in Pfeilrichtung P3 die Stifte 5, die in die Mehrschichtbahn während des Formvorganges eingedrungen sind, in eine Drehbewegung zu versetzen, so daß das Material im Bereich der Stifte verdrängt wird und Löcher in der Verpackungsschale ohne anfallenden Abfall ausgebildet werden.

Der Antrieb der drehbaren Stifte 5 mittels der Zahnstange 4 ist in der Fig. 3 genauer dargestellt. Wie schon in der Fig. 1 angedeutet, besteht die feststehende Positivform 2 aus einem Unterteil 2a und einem Oberteil 2b. Beide Teile sind mittels Schrauben 11, die durch entsprechende Bohrungen 10 im Unterteil 2a in ein Gewinde 23 im Oberteil 2b eingeschraubt sind, miteinander verbunden, wobei zwischen den beiden Teilen 2a, 2b ein Hohlraum 9 ausgebildet ist.

In diesem Hohlraum 9 ist die Zahnstange 4 geführt. Im Bereich ihrer zur Führung dienenden Langlöcher 41 sind die Führungszapfen 13 in entsprechenden Bohrungen 12 im Unterteil 2a eingesetzt, wobei der Führungszapfen 13 einen verdickten Bereich 13a aufweist, auf dem die Zahnstange 4 aufliegt. Oberseitig der Zahnstange 4 ist eine Distanzscheibe 14 auf die Zahnstange 4 aufgelegt, an die sich das Oberteil 2b der feststehenden Positivform 2 anschließt.

Ein drehbarer Stift 5 ist in einer entsprechenden Bohrung 25 in einer Gleithülse 26 drehbar gelagert in das Oberteil 2b der feststehenden Positivform 2 eingesetzt. An einem Ende weist der drehbare Stift 5 stirnseitig einen Vorsprung 50 auf, der über Oberfläche des Oberteiles 2b der Positivform 2 hervorsteht und an seinem Ende eine Spitze 51 aufweist. Wenn nun während des Formvorganges die Mehrschichtbahn auf die Oberseite des Oberteiles 2b der feststehenden Positivform 2 aufgelegt wird, dringt bei Niedergehen des Stempels der Vorsprung 50 mit seiner Spitze 51 in die Mehrschichtbahn ein.

An seinem anderen Ende weist der drehbare Stift 5 einen Zapfen 53 auf, auf den ein Ritzel 6 aufgezogen ist. Das Ritzel 6 ist dabei mittels eines Splintes 55, der in einer Splintbohrung 54 im Zapfen 53 eingesetzt ist, an dem drehbaren Stift 5 befestigt. Das Ritzel 6 kämmt mit seinen Zähnen 61 in der Verzahnung 40 der Zahnstange 4, so daß bei einer Längsverschiebung der Zahnstange 4 mittels des in Fig. 2 dargestellten Pneumatikzylinders diese Längsbewegung der Zahnstange 4 in eine Drehbewegung des drehbaren Stiftes 5 mittels des Ritzels 6 übertragen wird. Auf diese Weise ist es möglich, den in die Mehrschichtbahn beim Formvorgang eingedrungenen Vorsprung 50 des drehbaren Stiftes 5 innerhalb der Mehrschichtbahn zu drehen, so daß dort eine Materialverdrängung bewirkt wird, in deren Folge sich die gewünschten Löcher in der herzustellenden Verpackungsschale an den gewünschten Stellen ausbilden, ohne daß zu entsorgender Abfall in Form von Stanzresten oder dergleichen anfällt. Vorteilhaft wird dazu der drehbare Stift 5 um etwa 360° bis 370° gedreht.

Um eine besonders gute und gleichförmige Lochausbildung in der Mehrschichtbahn zu bewirken, ist der Vorsprung 50 bevorzugt exzentrisch zur Drehachse D des Stiftes 5 angeordnet, was insbesondere den Fig. 4a und 4c entnehmbar ist. Der Vorsprung 50 ist dabei von einem Teil eines Kegelstumpfes gebildet. Dies kann beispielsweise dadurch erhalten werden, daß ein auf der Stirnseite des drehbaren Stiftes 5 angeformter Kegelstumpf, der konzentrisch zur Drehachse D des Stiftes 5 ist, zu seinem überwiegenden Teil abgetragen wird, beispielsweise weggefräst worden ist, so daß exzentrisch zur Drehachse D ein schmaler Reststeg des Kegelstumpfes verbleibt, der die in den Fig. 4a, b, c dargestellte Form aufweist. Durch seine an seinem freien Ende angeformte stumpfe Spitze 51 kann der Vorsprung 50 leicht in die Mehrschichtbahn zur Lochausbildung eindringen, wobei die übrigen Kanten des Vorsprunges 50 eine besonders gleichförmige Materialverdrängung bewirken, ohne daß es zu Materialablagerungen an dem Vorsprung 50 kommt. Unterhalb des Vorsprunges 50 weist der drehbare Stift 5 einen verdickten Bereich 52 auf, der, wie aus Fig. 3 ersichtlich, zum Einsetzen in die Leithülse 26 dient. Auf Grund des kegelig ausgebildeten exzentrisch auf dem Stift 5 stirnseitig aufsitzenden Vorsprungen 50 können vorteilhaft trichterförmige Löcher 104, siehe Fig. 8, in der Mehrschichtbahn 100 ausgebildet werden.

Der Trichter 104a reicht mit seiner Spitze bis in die saugfähige Schicht 102. Er kann bis in die Bodenschicht 101 reichen, jedoch darf er diese nicht durchdringen.

Um eine im wesentlichen rechteckige Verpackungsschale mit einer Vielzahl von Löchern im Bodenbereich auszubilden und so eine gute Flüssigkeitsaufnahme der derart hergestellten Verpackungsschale zu bewirken, ist das Oberteil 2b der feststehenden Positivform in der in der Fig. 5 dargestellten Weise ausgeführt. Dabei sind in der Oberseite 20 des Oberteiles 2b, d. h. in dem Bereich, in dem der dem Lebensmittel zugewandte Bodenbereich der Verpackungsschale ausgeformt wird, mehrere Bohrungen 25 zum Durchführen von hier nicht dargestellten drehbaren Stiften in der in der Fig. 3 bereits dargestellten Weise angeordnet. Dabei sind jeweils mehrere Bohrungen 25 zu Gruppen 600 zusammengefaßt, zwischen denen lediglich Bohrungen 23 für die Befestigung von Oberteil 2b und Unterteil 2a der feststehenden Positivform 2 in Verbindung mit Zentrierstiften 24 angeordnet sind. Die Gruppen 600 mit jeweils mehreren Stiften 5 werden in der in der Fig. 6 dargestellten Weise von der Zahnstange 4 angetrieben.

Dieser Fig. 6 ist entnehmbar, daß innerhalb jeder Gruppe 600 alle drehbaren Stifte mit ihren Ritzeln 6 untereinander in Wirkverbindung stehen, jedoch nur ein Ritzel 6a einer Gruppe 600 mit der Zahnstange 4 über ihre Verzahnung 40 in Wirkverbindung steht, so daß je ein Ritzel 6a einer Gruppe 600 als treibendes Ritzel für alle übrigen Ritzel 6 der Gruppe 600 dient.

Auf diese Weise ist es möglich, Verpackungsschalen 100 herzustellen, die in der Fig. 7 dargestellt sind (nicht maßstabgetreu).

Die Verpackungsschale 100 weist einen umlaufenden Rand 105 auf, der über schräge Seitenflächen 110 in einen Bodenbereich 108 übergeht, dessen dem Lebensmittel zugewandte Seite 108b mit Löchern 104 zum Durchtritt von Flüssigkeit in das Schaleninnere versehen ist. Die Anzahl und Anordnung der Löcher 104 ist dabei durch die Anzahl und Anordnung der drehbaren Stifte 5 in der feststehenden Positivform 2 exakt vorgegeben.

Wie insbesondere der Fig. 7a entnehmbar, sind dabei vorteilhaft die Löcher 104 so nahe wie möglich an die schrägen Seitenflächen 110 der Verpackungsschale 100 herangelegt, um ein Aufsaugen von Flüssigkeit aus dem Bodenbereich 108b auch bei einem Schrägstehen der Verpackungsschale 100 zu gewährleisten.

Wie aus der Fig. 7b ersichtlich, sind die Löcher 104 im Bodenbereich 108b der Verpackungsschale 100 als Sacklöcher ausgebildet, dergestalt, daß sie die Deckschicht 103 durchdringen und bis in die saugfähige Schicht 102 weisen. Die Bodenschicht 101 der Verpackungsschale 100 hingegen ist nicht durchbohrt.

Die saugfähige Schicht 102 kann, wie in der Fig. 7b dargestellt, durchgehend zwischen der Bodenschicht 101 und der Deckschicht 103 angeordnet werden, was zum einen den Steuerungsaufwand beim Herstellen der Mehrschichtbahn für die Verpackungsschale 100 verringert, zum anderen auch die schrägen Seitenflächen 110 der Verpackungsschale 100 zusätzlich verstärkt werden, so daß es möglich ist, die Deckschicht 103 dünner auszubilden, wodurch der erhöhte Materialaufwand für die saugfähige Einlage 102 teilweise wieder ausgeglichen wird.

Daneben ist es aber selbstverständlich auch möglich, eine Verpackungsschale 100 so auszubilden, daß die saugfähige Schicht 102 nur im Bodenbereich 108 der Verpackungsschale 100 zwischen der Deckschicht 103 und der Bodenschicht 101 als Einlage angeordnet ist. Hierbei ist allerdings ein erhöhter Regelungsaufwand bei der Herstellung der Mehrschichtbahn erforderlich, da stets gewährleistet werden muß, daß die saugfähige Schicht 102 im Bereich der späteren Bodenflächen 108a der Bodenschicht 101 und 108b der Deckschicht 103 exakt zugeführt wird.

Um einen besonders festen Schichtenverbund zwischen den einzelnen Schichten 101, 102, 103 der Verpackungsschale 100 zu gewährleisten, ist diese entlang ihrer Längskanten mit einer Schweißnaht 106 versehen, die die einzelnen Schichten miteinander fest verbindet. Diese Schweißnaht 106 kann beispielsweise dadurch gebildet worden sein, daß beim Verbinden der einzelnen Bahnen zur Mehrschichtbahn ein Schmelzestrang in den entsprechenden Verbindungsbereichen aufgetragen worden ist, der beim Durchgang durch die gekühlten Walzen 200 die Schweißnaht 106 bildet.

Um auch an den Querrändern der Verpackungsschale 100 einen guten Schichtenverbund zu gewährleisten, ist die Verpackungsschale 100 in Bereichen 109 der Querränder zusammengepreßt, so daß die einzelnen Schichten der Verpackungsschale 100 fest miteinander verbunden werden.

Die Verpackungsschale 100 ist bevorzugt sortenrein aus einem thermoplastischen Kunststoff, beispielsweise Polystyrol, hergestellt, um das Recycling dieser Verpackungsschale zu vereinfachen. Vorteilhaft wird dabei für die Deckschicht 103 und die Bodenschicht 101 ein geschäumter thermoplastischer Kunststoff verwendet, während die saugfähige Schicht 102 im Inneren bevorzugt aus schmelzgeblasenen Mikrofasern aus dem thermoplastischen Kunststoff hergestellt ist.

Claims (27)

1. Verfahren zum Herstellen einer mehrschichtigen Verpackungsschale zur Aufnahme von Flüssigkeiten absondernden Lebensmitteln, wobei Bahnen auf Basis thermoplastischer Kunststoffe zu einer Mehrschichtbahn zumindest bereichsweise durch Heißsiegeln oder Schweißen oder Kleben verbunden werden und eine der Bahnen zur Aufnahme von Flüssigkeit saugfähig ist und die Mehrschichtbahn im plastischen Zustand der enthaltenen thermoplastischen Kunststoffe in einer eine Form und einen Stempel enthaltenden Vorrichtung mit zwischen der Form und dem Stempel gebildeten Formhohlraum zu der Verpackungsschale verformt wird und die obere dem Lebensmittel zugewandte Schicht der Verpackungsschale mit Löchern versehen wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zum Formen verwendet wird, die mit in den Formhohlraum vorstehenden drehbaren Stiften ausgerüstet ist und die Mehrschichtenbahn in noch plastischem Zustand mit ihrer oberen Schicht so in den Formhohlraum eingelegt wird, daß sie an den drehbaren Stiften zur Anlage kommt und beim Schließen des Formhohlraumes infolge Stempelniedergang die Stifte zumindest durch die oberste Schicht bis zu der saugfähigen Schicht eindringen, jedoch die unterste Schicht nicht durchbohren, und die Stifte während des Eindringens in die Mehrschichtbahn und/oder nach dem Eindringen in die Mehrschichtbahn gedreht werden, und der plastifizierte Kunststoff durch die Drehbewegung der Stifte verdrängt wird und Sacklöcher in der Schale ausgebildet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher mit Stiften geformt werden, die auf ihrer der Mehrschichtenbahn zugewandten Stirnfläche mindestens einen Vorsprung aufweisen.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte um 360° bis 370°, gedreht werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte über einen Zentralantrieb angetrieben werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei taktweise aufeinanderfolgenden Formvorgängen die Stifte jeweils mit jedem Takt abwechselnd in der einen und danach in der anderen Drehrichtung gedreht werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher trichterförmig ausgebildet werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verpackungsschale sortenrein auf der Basis von Polyolefinen hergestellt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verpackungsschale sortenrein auf der Basis von Polystyrol hergestellt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß für die äußeren Schichten der Verpackungsschale Bahnen aus einem geschäumten thermoplastischen Kunststoff eingesetzt werden und für die saugfähige Schicht ein Vlies, insbesondere aus schmelzge­ blasenen Mikrofasern aus thermoplastischem Kunststoff verwendet wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß über die Breite einer Mehrschichtbahn mindestens eine im wesentlichen rechteckige Schale mit Längs- und Querrändern geformt und nach der Formgebung ausgetrennt wird und im Bereich der in Vorschubrichtung der Mehrschichtbahn verlaufenden Längsränder der zu bildenden Schale beim Verbinden der Bahnen zu der Mehrschichtbahn ein Schmelzestrang aus einem thermoplastischen Kunststoff im Verbindungsbereich der Bahnen auf diese aufgebracht wird und die Schichten nachfolgend aufeinandergelegt werden und in einem Spalt zwischen gekühlten Walzen zu der Mehrschichtbahn verbunden werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß für den Schmelzestrang ein Kunststoff sortenrein mit dem für die Bahnen der Mehrschichtbahn ausgewählten Kunststoff verwendet wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß über die Breite einer Mehrschichtbahn mindestens eine im wesentlichen rechteckige Schale mit Längs- und Querrändern geformt wird und nach der Formgebung ausgetrennt wird und im Bereich der in Vorschubrichtung der Mehrschichtbahn verlaufenden Längsränder der zu bildenden Schale beim Verbinden zu der Mehrschichtbahn ein Heißluftstrom auf die Verbindungsbereiche der Bahnen aufgebracht wird, der in diesen Bereichen ein Anschmelzen der thermoplastischen Kunststoffe bewirkt und die Bahnen nachfolgend aufeinandergelegt werden und in einem Spalt zwischen gekühlten Walzen zu der Mehrschichtbahn verbunden werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß über die Breite einer Mehrschichtbahn mindestens eine im wesentlichen rechteckige Schale mit Längs- und Querränder geformt wird und nach der Formgebung ausgetrennt wird und im Bereich der in Vorschubrichtung der Mehrschichtbahn verlaufenden Längsränder der zu bildenden Schale beim Verbinden zu der Mehrschichtbahn Kontaktwärme mittels auf den Verbindungsbereichen der Bahnen aufliegenden beheizten Gleitschuhen auf die Verbindungsbereiche aufgebracht wird, die in diesen Bereichen ein Anschmelzen der thermoplastischen Kunststoffe bewirkt und die Bahnen nachfolgend aufeinandergelegt werden und in einem Spalt zwischen gekühlten Walzen zu der Mehrschichtbahn verbunden werden.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schale an den quer zur Vorschubrichtung verlaufenden Rändern (Querränder) zumindest bereichsweise zusammengepreßt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß für die saugfähige Schicht ein saugfähiges Papier verwendet wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß als saugfähige Schicht eine Superabsorber enthaltende Partikelschicht eingesetzt wird.

17. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Herstellen einer Schale gemäß den Ansprüchen 1 bis 16 mit einer Form und einem beweglichen Stempel, zwischen denen der Formhohlraum bei Niedergehen des Stempel gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer der Formoberflächen in den Formhohlraum (8) vorstehende drehbare Stifte (5) angeordnet sind.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (5) stirnseitig mindestens einen Vorsprung (50) aufweisen.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (50) exzentrisch zur Drehachse (D) des Stiftes (5) angeordnet ist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (5) einen gemeinsamen Antrieb aufweisen.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Stift (5) mit einem Ritzel ausgerüstet ist und mindestens eine Zahnstange (4) für den Antrieb der Ritzel (6) vorgesehen ist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ritzel (6) direkt mit der Zahnstange (4) in Wirkverbindung steht.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Stifte (5) mit ihren zugehörigen Ritzeln (6) in Wirkverbindung stehen und eine Gruppe (600) bilden und jede so gebildete Gruppe (600) über ein Ritzel (6a) der Gruppe (600) von der Zahnstange (4) antreibbar ist.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstange (4) taktweise in Abhängigkeit von der Bewegung des Stempels (3) antreibbar ist.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstange (4) mittels eines Pneumatikzylinders (7) antreibbar ist.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung als Tiefziehvorrichtung (201) mit einer feststehenden Positivform (2) ausgebildet ist und ein bewegbarer Stempel (3) als Negativform ausgebildet ist und die Stifte (5) bereichsweise auf der Oberfläche der Positivform (2) angeordnet sind.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Positivform (2) zum Herstellen einer im wesentlichen rechteckigen Schale (100) ausgebildet ist und aus im wesentlichen plattenförmigen Teilen (2a, 2b) zusammengesetzt ist, wobei die Ritzel (6) und der Antrieb mittels der Zahnstange (4) in zwischen den beiden Platten (2a, 2b) ausgebildeten Hohlräumen angeordnet sind und die Stifte (5) durch Bohrungen (25) in der oberen Platte (2b) geführt sind und mit ihrer Stirnfläche über die Formoberfläche vorstehen.