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Verpackung. bestehend aus einem Behälter aus Karton und aus einem
Deckel aus Metallfolie und Verfahren zur Herstellung einer solchen Verpackung Die
Erfindung bezieht sich auf eine Verpackung, bestehend aus einem Behälter aus Karton
und aus einem Dekkel aus Metallfolie, wobei der Deckel mittels eines die Unterseite
des Deckels bedeckenden Versiegelungsmaterials mit dem Rand des Behälters längs
der Öffnung des Behälters versiegelt ist.
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Zum Verpacken von Milcherzeugnissen ist es bekannt, Papierbehälter
mit einem viereckigen Querschnitt zu verwenden, die am oberen Ende mit einem sogen.
Giebelverschluß
verschlossen sind. Diese Art von Papierbehälter
kann geöffnet werden1 indem eine durch Wärmeeinfluß versiegelte Naht zwischen gegenüberliegenden
Wänden des Behälters über die halbe Breite desselben aufgetrennt wird. Sodann kann
ein aus nach innen gefalteten Bereichen einer Zwischenwand bestehendes Mundstück
entfaltet werden. Diese Art von Behältern ist für Flüssigkeiten mit geringer Zähigkeit,
wie z.B.
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Milch, geeignet. Das Mundstück dieses bekannten Behälters ist jedoch
unbefriedigend, wenn der Behälter zur Verpackung von zähflüssigen Milchprodukten,
wie z.B. Joghurt oder dgl.
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verwendet wird, weil der Querschnitt der Ausgußöffnung eine Einschnürung
des gesamten Querschnitts des Behälters darstellt.
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Es ist allgemein bekannt, Behälter mit Deckeln aus Metallfolie zu
verschließen, deren Unterseite mit einem Versiegelungsmaterial versehen ist, indem
die Deckel unter Wärmeeinwirkung mit dem die Behälteröffnung umgebenden Rand des
Behälters versiegelt oder verschweißt werden. Der Deckel wird mit der verschweißbaren
Beschichtung mit dem die Öffnung umgebenden Behälterrand in Berührung gebracht,
und sodann wird ein geeigneter Anpreßdruck auf den Deckel ausgeübt, während dieser
auf die Schmelztemperatur der Versiegelungsbeschichtung erhitzt wird. Dieses Verfahren
zum Verschließen einer Verpackung hat den Vorteil, daß die gesamte Querschnittsfläche
des Behälters als Ausgießöffnung zur Verfügung steht, nachdem der Foliendeckel abgerissen
ist. Eine solche Verschweißung eines Foliendeckels mit dem offenen Ende eines Behälters
ist jedoch nur dann möglich, wenn der Behälter aus einem hinreichend schweren und
steifen Material, wie z.B. Zellstoffpappe hergestellt ist. In solchen Fällen haben
die Behälterwände eine ausreichende Steifigkeit, um den Kräften standzuhalten, die
zur Erzielung eines spezifischen
Anpreßdrucks zwischen der Stirnfläche
der Behälteröffnung und des Deckels notwendig sind, um eine zuverlässige Verschweißung
zu gewährleisten. Der zur Herstellung der vorstehend erwähnten Behälter für Milcherzeugnisse
verwendete Karton ist jedoch ziemlich leicht und hat eine Dicke in der Größenordnung
von 0,5 mm. Demzufolge haben die Behälterwände eine Tendenz zum Ausknicken, wenn
der Deckel gegen die Stirnfläche des Behälterrandes gedrückt wird, und demzufolge
ist es nicht möglich zwischen dem Deckel und der Stirnfläche der Behälteröffnung
einen spezifischen Anpreßdruck zu erzielen, der für eine zuverlässige Verschweißung
ausreichend ist. Durch das Auswölben oder Ausknicken der Seitenwände des Behälters
wird darüberhinaus die Stirnfläche der Öffnung verformt, die aber zur Erzielung
eines gleichförmigen Versiegelungsdrucks zwischen der Stirnfläche und dem Deckel
in einem ebenen Zustand gehalten werden muß.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verpakkung der gattungsgemäßen
Art zu schaffen bei der der Metallfoliendeckel zuverlässig und hermetisch mit dem
Rand des Behälters versiegelt bzw. verschweißt wird, trotz der Tatsache, daß der
Behälter aus einem leichten Karton besteht, derart, daß solche Verpackungen zum
Abfüllen von Milcherzeugnissen verwendet werden können.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Stirnfläche
des Randes längs der Öffnung des Behälters mit dem der Stirnfläche gegenüberliegenden
Bereich des Dekkels einen spitzen Winkel bildet und daß der--Scheitel des Winkels
dem Innenraum des Behälters zugekehrt ist. Durch eine solche Ausbildung wird erreicht1
daß während des Versiegelungsvorgangs zwischen dem Deckel und der Stirnfläche des
Behälters längs der Öffnung nur eine geringe Andrückkraft erforderlich ist, weil
die Kraft ungleichförmig verteilt
und infolge der geneigten Anordnung
der Stirnfläche des Behälters auf die Innenkante der Stirnfläche konzentriert wird,
sodaß der zur Erzielung einer zuverlässigen-Versiegelung erforderliche spezifische
Anpreßdruck längs dieser Innenkante erreicht werden kann.
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Eine in der Praxis leicht herstellbare Verpackung ist dadurch gekennzeichnet,
daß der Foliendeckel eive Wand aufweist, die in die von dem Endrand des Behälters
umgebene Öffnung hineinragt und zusammen mit dem gegenüberliegenden Bereich der
Innenfläche des Randes des Behälters einen keilförmigen Hohlraum oder Spalt bildet,
der zu der Stirnfläche des Endrandes hin divergiert. Wenn hinsichtlich der Verbindung
zwischen dem Deckel und dem Endrand des Behälters eine zusätzliche Festigkeit erforderlich
ist, dann ist gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß
die Wand des Deckels mit der Innenfläche des Randes des Behälters am schmalen Ende
des Hohlraums oder des Spaltes versiegelt ist. Eine noch haltbarere Verbindung wird
erreicht, wenn der Hohlraum oder der Spalt mit Versiegelungsmaterial gefüllt ist.
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Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung
der gattungsgemäßen Verpackung. Das erfindungsgemäß Verfahren ist dadurch gekennzeichnet,
daß ein WErmeversiegelungswerkzeug verwendet wird, das einen von einer Schulter
umgebenen Vorsprung aufweist, wobei der Umfang des Vorsprungs größer ist als der
Umfang der Öffnung des Behälters, gemessen an der Innenfläche des Behälterrandes
längs der Öffnung, und wobei die Seitenwände des Vorsprungs in den an die Schulter
angrenzenden Bereichen mit der Schulter einen Winkel von ungefähr 900 bilden, daß
die Wand des Deckels während des Versiegelungsvorgangs im Abstand von der
Stirnfläche
des Behälterrandes mit Keilwirkung gegen die Innenfläche des Behälterrandes gedrückt
wird, indem der Vorsprung des Versiegelungswerkzeugs in die Behälteröffnung hineingedrückt
wird, und daß gleichzeitig ein von der Wand des Deckels nach außen vorspringender
Flansch des Deckels gegen die Innenkante der Stirnfläche des durch den Vorsprung
aufgeweiteten Deckelrandes gedrückt wird. Durch dieses Verfahren wird die ansteigende
oder geneigte Lage der Stirnfläche des Behälters in Bezug auf den gegenüberliegenden
Bereich des Deckels, die für die vorliegende Erfindung wesentlich ist, auf einfache
Weise erzielt, weil der oberste Bereich der Innenfläche des Randes nach dem Hineindrücken
des Vorsprungs des Versiegelungswerkzeugs in die Öffnung mit dem an die Schulter
des Versiegelungswerkzeugs angrenzenden Bereich der Seitenwände des Vorsprungs einen
Spalt bildet, und ein solcher Spalt verursacht eine Verdrehung der Stirnfläche gegenüber
der Schulter und demzufolge die erforderliche Lage der Stirnfläche in Bezug auf
den gegenüberliegenden Bereich des Deckels. Die Tatsache, daß der Vorsprung in Bezug
auf die Öffnung mit Übermaß ausgeführt ist, hat darüberhinaus auch zur Folge, daß
der Rand des Behälters gespannt wird, wodurch jede Tendenz verringert wird, daß
eine Wand des Behälters ausknickt oder faltig wird. Ein derartiges Spannen oder
Dehnen sollte aber natürlich nicht in einem solchen Ausmaß übertrieben werden, daß
das Material des Behälters beschädigt wird. Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens in Verbindung mit quaderförmigen Behältern wird darüberhinaus eine zuverlässige
Verschweißung des Deckels und des Endrandes des Behälters an den Ecken des Behälters
erzielt. Wenn ein Kartonrohling zur Herstellung eines quaderförmigen Behälters,
beispielsweise des vorstehend erwähnten Milchbehälters, verwendet wird, dann ist
der Rohling mit Faltlinien versehen1 und er wird längs dieser Linien umgebogen.
Während eines solchen Biegevorgangs wird das Kartonmaterial längs der Biegelinien
an der Außenseite des Behälters gedehnt und an der
Innenseite verdichtet0
Eine solche Verdichtung hat zur Folge, daß das Kartonmaterial an der Innenfläche
des Behälters längs der Ecken Wulste bildet. Aufgrund der Tatsache, daß die Kanten
des Zuschnitts durch gegenseitige Überlappung an einem Längsrand miteinander verbunden
werden, wird eine Stufe gebildet, und eine solche Stufe und die vorgenannten Wälste
machen es schwierig, im Bereich der Stufe und der Wulste eine Undichtheit zu vermeiden.
Wenn der Behälter jedoch infolge des mit Übermaß ausgeführten Vorsprungs des Versiegelungswerkzeugs
ausgeweitet wird, dann werden die Wülste in die Ecken hineingedrückt, und die überlappenden
Ränder des Zuschnitts werden gegen die Wand des Deckels derart gedehnt, daß auch
in diesen schwierigen Bereichen eine zuverlässige Verschweißung erzielt wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten
Ausftthrungsbeispiels näher erläutext, Es zeigt: Fig. 1 eine Ausführungsform eines
Deckels für eine Verpackung gemäß der vorliegenden Erfindung, Fig. 2 das obere Ende
eines Behälters aus Karton, das mit dem in Fig. 1 gezeigten Deckel verschlossen
werden soll.
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- Fig. 3 ein Ende eines Wånmeversiegelungswerkzeigs, das verwendet
wird, um den in Fig. 1 gezeigten Dekkel mit dem in Fig. 2 gezeigten Behälter heiß
zu versiegeln, Fig. 4 einen Schnitt durch ein Werkzeug zum Prägen des in Fig. 1
gezeigten Deckels,
Fig. 5 in vergrößertem Maßstab einen Schnitt
durch das in Fig. 3 gezeigte Versiegelungswerkzeug, Fig. 6 in vergrößertem Maßstab
einen Schnitt durch das obere Ende eines Behälters, auf dem ein Deckel angeordnet
ist, vor dem Versiegeln des Deckels, Fig. 7 einen Schnitt entsprechend Fig. 6, aber
nach Durchführung des Kårmeversiegelungsvorgangs, und Fig. 8 einen Schnitt entsprechend
Fig. 7 nach Beendigung eines weiteren Xårmeversiegelungsvorgangs.
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Der in Fig. 1 gezeigte Deckel 1 ist aus einer Aluminiumfolie mit
einer Dicke von 0,04 bis 0,1 mm hergestellt, und er ist mit einem Werkzeug 2 geprägt,
wie es in Fig. 4 gezeigt ist. Das Prägewerkzeug 2 hat einen Vorsprung 3 mit ebenen
Seitenwänden 4, die von einer ebenen Schulter 5 zur Mitte des Werkzeugs hin geneigt
sind. Wenn ein Folienrohling zwischen dem in Fig. 4 gezeigten Werkzeug 2 und einem
entsprechenden Gesenk geprägt wird, so wird der in Fig. 1 gezeigte Deckel 1 gebildet,
der einen vertieften Bodenbereich 6 hat, der durch den Seitenwänden 4 entprechende
schräge Seitenwände 7 begrenzt ist, die von einem im allgemeinen ebenen Umfangsflansch
8 umgeben sind0 Im Verlauf des Prägevorgangs werden an den Ecken des Flansches 8
einige Falten 9 gebildet, die sich jedoch in keiner Weise störend auswirken.
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Aus Fig. 1 ist erkennbar, daß der Vorsprung 3 des in Fig. 4 gezeigten
Prägewerkzeugs 2 einen im allgemeinen quadratischen Querschnitt aufweist. Um die
Abmessungen der verschiedenen Einzelheiten noch zu verdeutlichen sei erwähnt, daß
die Höhe des Vorsprungs 3 ungefähr 3,5 mm und die Breite der den Vorsprung 3 umgebenden
ebenen Schulter 5 ungefähr 1 bis 3 mm beträgt. Weiterhin bilden die Seitenwände
4
mit der Längsachse des Werkzeugs 2 einen Winkel von ungefähr 120
- 160.
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Der in Fig. 2 gezeigte Behälter 10 hat einen im allgemeinen quadratischen
Querschnitt und besteht demzufolge aus vier Seitenwänden 11, 12, 13 und 14, die
ein Rohr bilden.
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Der Rohling, aus dem der Behälter besteht, wurde zu einem Rohr geformt,
in dem ein sich entlang des Längsrandes der Seitenwand 13 erstreckender Streifen
15 mit der Innenfläche der Seitenwand 15 verklebt wurde. Das Material des Behälters
hat eine Dicke von ungefähr 0,5 mm, und es ist auf beiden Seiten mit einer sehr
dünnen (nicht gezeigten) Beschichtung aus Kunststoff, wie z.B. Polyäthylen bedeckt.
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Fig. 3 zeigt ein Wänneversiegelungswerkzeug zum Versiegeln bzwO Verschweißen
des Deckels 1 mit dem Behälter 10.
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Dieses Werkzeug ist mit einer (nicht gezeigten) Heizeinrichtung versehen,
um das Werkzeug auf die zum Heißversiegeln erforderliche Temperatur aufzuheizen,
Zur besseren Veranschaulichung des Versiegelungswerkzeugs ist dieses in Fig. 3 mit
einem nach oben ragenden Vorsprung 16 gezeigt. Im Gebrauchszustand wird das Versiegelungswerkzeug
jedoch so angeordnet, daß der Vorsprung 16 nach unten weist, wie dies in den Fig.
5, 6 und 7 gezeigt ist.
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Wie aus Fig. 3 hervorgeht ragt der Vorsprung 16 über eine sich in
Umfangsrichtung erstreckende ebene Schulter 17 hinaus, und jede der Seitenwände
des Vorsprungs 16 ist in zwei Bereiche tnterteilt, nämlich einen Seitenwandbereich
18, der sich näherungsweise rechtwinklig zu der Schulter 17 erstreckt, und einen
Seitenwandbereich 19, der nach innen zu der Längsachse des Werkzeugs hin geneigt
ist. Die S6he des Seitenwandbereichs 18 beträgt ungefähr 0,5 - 1 fl und
die
Höhe des Seitenwandbereichs 19 in der Verlängerung des Seitenwandbereichs 18 gemessen
beträgt ungefähr 1,5 mm, wobei der Seitenwandbereich 19 mit der Längsachse des Versiegelungswerkzeugs
einen Winkel von ungefähr 400 bildet.
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Die am Übergang zwischen den Seitenwandbereichen 18 und 19 gemessene
Umfangslänge des Vorsprungs 16 des Versiegelungswerkzeugs ist größer als die innere
Umfangslänge des offenen Randes des Behälters 10. Wenn der Vorsprung 16 des Versiegelungswerkzeugs
in die Öffnung des Behälters 10 eingesetzt wird* so wird demzufolge der Öffnungsrand
infolge einer Keilwirkung aufgeweitet, und die oberen Enden der Seitenwände 11,
12, 13 und 14 werden gespannt. Dieser Zustand ist in Fig. 6 veranschaulicht, die
zeigt, wie der Deckel 1 auf das obere Ende 20 des Behälters 10 aufgelegt ist und
durch das Versiegelungswerkzeug gegen dieses Ende gepreßt wird. Infolge der vorstehend
erwähnten unterschiedlichen Umfangslängen wird die durch den oberen Rand 20 des
Behälters bestimmte Öffnung aufgeweitet, und die Wände des Behälters 10 werden an
ihren oberen Enden zwangsweise nach außen gebogen, wie dies aus Fig. 6 deutlich
ersichtlich ist. Gleichzeitig werden die Seitenwände 7 des Deckels 1 verformt, weil
der dem Flansch 8 benachbarte Bereich derselben gegen en Seitenwandbereich 18 des
Versiegelungswerkzeugs gepreßt wird. Die Krümmung, die den Seitenwänden des Behälters
bei diesem Vorgang aufgezwungen wird, hat die Bildung eines Spalts zwischen dem
obersten Bereich 21 der Seitenwände des Behälters und dem Seitenwandbereich 18 des
Versiegelungswerkzeugs zur Folge. Aus Gründen der Klarheit ist dieser Spalt in den
Fig. 6 und 7 übertrieben groß dargestellt, und er ist in der Praxis schmaler als
gezeigt, weil die Neigung des Randbereichs 20 in Bezug auf die vertikale Richtung
in Fig. 6 und 7 ungefähr 20 beträgt.
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Infolge dieser Neigung oder Krümmung bildet die Stirnfläche 22 des
Randes 20 mit dem gegenüberliegenden Bereich 8 des
Deckels 1 einen
spitzen Winkel, dessen Scheitel der Längsachse des Behälters zugekehrt ist. Dieser
Winkel ist in Fig. 6 mit dem Bezugszeichen 24 bezeichnet. Gleichzeitig kommen die
Innenkante 25 der Stirnfläche 22, nämlich die an der Verschneidung zwischen der
Stirnfläche 22 und der Innenfläche der Behälterwand gebildete Kante im allgemeinen
mit Linienberührung mit einer Schicht aus einem Wärmeversiegelungsmaterial 26 in
Eingriff, welche die Unterseite des Deckels 1 bedeckt. Es ist daher erkennbar, daß
lediglich eine mäßige Kraft in Richtung des Pfeils 27 (Fig. 6) auf das Versiegelungswerkzeug
aufgebracht werden muß, damit die Innenkante 25 in das Versiegelungsmaterial 26
eingebettet wird, nachdem dieses Material erhitzt wurde. Der Behatter ist demzufolge
von Kräften befreit, die andernfalls die Neigung habene die Seitenwände des Behälters
nach innen oder nach außen zu verbiegen und demzufolge die Stirnflächen 22 zu verformen,
sodaß sie gegenüber dem Flansch 8 des Deckels 1 ausknicken. Infolge der Anwesenheit
der Spalte 21 hat die Innenkante 25 die Möglichkeit, an beiden Seiten einen Wulst
aus Versiegelungsmaterial aufzuwerfen, und demzufolge kann die Kante 25 oder der
diese bildende Rand in das Versiegelungsmaterial eingebettet und mit diesem umgeben
werden. Der durch die Linienberührung bewirkte hohe Anpreßdruck trägt zusätzlich
zu diesem Effekt bei, Gleichzeitig wird die Form des Behälters durch die Aufweitung
des Öffnungsrandes stabilisiert, und an der Innenfläche des Öffnungsrandes zwischen
den Wandbereichen des Behälters bestehende Falten werden flachgedrückt, und weiterhin
wird die Stufe am Rand des angeklebten Streifens 15 (Fig. 2) zu dem Versiegelungswerkzeug
hingezogen und zuverlässig verschweißt.
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Die Möglichkeit, größere Bereiche der Stirnfläche 22 einzubetten
und demzufolge Versiegelungsmaterial längs der
Innenfläche des
Öffnungsrandes 20 nach unten zu drücken, nimmt mit der Dicke der Beschichtung 26
zu. Wenn eine dikke Schicht aus Versiegelungsmaterial 26 benutzt wird, dann kann
der Spalt 21 zwischen der Innenfläche am oberen Ende des Öffnungsrandes und dem
Deckel vollständig mit Versiegelungsmaterial ausgefüllt werden. wie dies in Fig.
7 gezeigt ist, und die Versiegelung bzw. Verschweißung kann bis in den Übergang
zwischen den Seitenwandbereichen 18 und 19 ausgedehnt werden, wo das Versiegelungswerkzeug
auf die Innenfläche der Seitenwand 7 des Deckels einwirkt und demzufolge das Versiegelungsmaterial
gegen die Innenfläche des Öffnungsrandes 20 drückt. Eine solche ausgedehnte Verschweissung
ist auch in Fig. 7 bei 29, nämlich unter der Verschneidung zwischen den Wandbereichen
18 und 19 des Werkzeugs 16 gezeigt. Darüberhinaus ist aus Fig. 7 ersichtlich, daß
vor und entlang der Außenkante der Stirnfläche 22 ein Wulst 28 aufgeworfen wurde.
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Aus den vorstehenden Erläuterungen ist erkennbar, daß der Seitenwandbereich
18 des Vorsprungs 16 des Versiegelungswerkzeugs, der der Schulter 17 benachbart
ist, gegenüber der Schulter 17 eine solche Richtung aufweisen sollte, daß der Spalt
21 gebildet werden kann.
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Bei der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform wird dieser
Spalt erzielt, indem der Winkel zwischen der Schulter 17 und dem Wandbereich 18
ungefähr 900 beträgt.
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Wenn der Wänneversiegelungsvorgang in der vorstehend beschriebenen
Weise ausgeführt ist, dann ist die Versiegelung bzw. Verschweißung zwischen dem
Deckel 1 und dem Öffnungsrand 20 flüssigkeitsdicht, wie durch Versuche nachgewiesen
werden konnte.-Darüberhinaus wird der obere Rand 20 längs seiner Innenfläche durch
den Deckel 1 abgestützt, sodaß
die Verpackung derart steif ist,
daß der Flansch 8 des Deckels 1 an der Außenfläche der Verpackung nach unten gebogen
und mittels eines weiteren Versiegelungsvorgangs an dieser befestigt werden kann,
wie dies in Fig. 8 gezeigt ist.
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Eine derartige Versiegelung bzw. Verschweißung des Flansches 8 nach
dem nach unten Biegen kann mit vier Versiegelungswerkzeugen ausgeführt werden, die
in horizontaler Richtung beweglich sind, um den Flansch 8 von der Außenfläche desselben
her gegen dte vier Seitenwände 11, 12, 13 und 14 des Behälters zu drücken. Eine
derartige Versiegelung kann ohne irgendeine Unterstützung durch ein Werkzeug von
innerhalb des Behälters durchgeführt werden, weil die Steifigkeit des durch den
Dekkel 1 abgestützten Behälterrandes 20 ausreichend ist, um dem Versiegelungsdruck
standzuhalten. Wenn der in Fig. 8 gezeigte Versiegelungsvorgang ausgeführt wird,
so wird durch einen solchen Versiegelungsvorgang gleichzeitig die Orientierung des
Randes 20 in einem gewissen Ausmaß wieder hergestellt, wie dies aus einem Vergleich
der Fig. 7 und 8 ersichtlich ist.