DE3322977A1

DE3322977A1 - Papierbehaelter fuer heiss abfuellbare fluessigkeiten

Info

Publication number: DE3322977A1
Application number: DE3322977A
Authority: DE
Inventors: Berthold 7334 Süssen Müller
Original assignee: Michael Hoerauf Maschinenfabrik GmbH and Co KG
Current assignee: Michael Hoerauf Maschinenfabrik GmbH and Co KG
Priority date: 1983-06-25
Filing date: 1983-06-25
Publication date: 1985-01-10
Also published as: CA1223532A; US4560063A

Description

PATENTANWÄLTE .DRi-ING. H. H. WILHELM - DIPL.-ING. H. DAUSTER D-7000 STUTTGART 1 · G YM N Ab I U MSTfIASbE 31t ■ TtLEFON (0711) 291133/292857

Anmelder; . -3-· 'D 6721

Michael Hörauf
Maschinenfabrik GmbH & Co. KG

7334 Süssen

Papierbehälter für heiß abfüllbare Flüssigkeiten

Die Erfindung betrifft einen Papierbehälter für heiß abfüllbare · Flüssigkeiten, der einen gewickelten Mantel, einen in diesen .. eingesetzten, insbesondere vom unteren Behälterrand zurückversetzten Boden sowie eine Auflagefläche für eine dichte Abdeckung enthält und der mit Verformungsbereichen zur kontrollierten Volumenverringeruhg des verschlossenen Behälters beim Abkühlen, der Flüssigkeit versehen ist.

Zum Abfüllen von Flüssigkeiten vorgesehene Papierbehälter sind im allgemeinen wenigstens auf ihren Innenseiten mit einer flüssigkeitsdichten Beschichtung versehen. Die äußere Form ist auf-' grund des Wickelverfahrens im allgemeinen zylindrisch oder leicht konisch. Durch die EP-OS 68 334 ist ein Papierbehälter der eingangs genannnten Art bekannt."aerartige Behälter werden häufig Flüssigkeiten, wie zum Beispiel Fruchtsaft oder Kaffee· heiß abgefüllt. Durch die Heißabfüllung soll der jeweilige Inhalt ohne Zusätze von irgendwelchen Chemikalien haltbar gemacht werden.

Nach dem Abfüllen und Verschließen solcher Papierbehälter entsteht beim Abkühlen des Behälterinhaltes ein Unterdruck, der dazu führt, daß sich der Behältermantel in unansehnlicher Weise deformiert. Zur Abhilfe ist bei dem Papierbehälter der EP-OS 6 8 - 334 vorgesehen, daß längs den Mantellinien linienförmige Kniffe

angeordnet werden, durch welche der Mantel im mittleren Bereich eine polygonale Form erhält. Während des Abfüllens einer heißen Flüssigkeit greifen Druckrollen an den polygonalen Flächen an, die sich anschließend beim Abkühlen kontrolliert und regelmäßig verformen. Es entsteht dann ein Behälter, dessen Mantel im oberen und unteren Bereich zylindrisch und im mittleren Bereich •polygonal ist. Nachteilig ist, daß für den Mantel selbst nicht nur ein erhöhter Herstellungsaufwand getrieben werden muß, sondern' daß darüber hinaus auch beim Abfüllen des Papierbehälters zusätzliche Werkzeuge am Mantel angreifen müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Papierbehälter der eingangs genannten Art so auszubilden, daß dem bei der Abkühlung der heißen Flüssigkeit entstehenden Unterdruck im Behälterinneren Rechnung getragen wird, ohne' daß .dies jedoch zu Verformungen führt, die zu einer Beeinträchtigung oder Änderung des Behälteräußeren führen können.Die Erfindung besteht darin, daß die Verformungsbereiche am Boden vorgesehen sind. Da der gefüllte Behälter üblicherweise auf seinem Boden steht, bleiben

die Bereiche, welche der Volumenverringerung nachgeben, nach unsichtbar, so daß der Papierbehälter das gewohnte und bei der Herstellung gewünschte Aussehen beibehält. Es erübrigen sich jegliche Bearbeitungsmaßnahmen an dem gewickelten Mantel. Der- für die Ausgestaltung des Bodens notwendige Aufwand ist demgegenüber gering. Schließlich wird es überflüssig, an der Abfüllstation mit Sonderwerkzeugen oder Sonderbauteilen arbeiten zu müssen.

Zur Erreichung des erfindungsgemäß angestrebten Zweckes kann der Boden eine wesentlich geringere Wandstärke aufweisen als der Mantel. Dadurch wird'erreicht, daß der Boden als eine Art Sollverformungsstelle dem Unterdruck einen wesentlich geringeren Widerstand entgegensetzt als der Mantel. Bevorzugt beträgt die Wandstärke des Bodens etwa ein Drittel der Wandstärke des Mantel. Der Boden kann dabei durchaus mehrschichtig ausgebildet sein und in der Reihenfolge von innen nach außen beispielsweise vier Schichten, aufweisen, nämlich Polyäthylen, Aluminium, Papier und wieder Polyäthylen.

Zweckmäßig wird bei der Auslegung des Bodens und der Sollverformungsbereiche darauf geachtet, daß die Volumenverringerung etwa drei bis sechs Prozent des Nennvolumens des Papierbehälters beträgt. Diese Größenordnung entspricht der Volumenänderung des Füllgutes und der Druckänderung in dem Raum zwischen Füllgut und Deckel. . ■ .

Vorteilhaft kann der Boden in seinem Verformungsbereich mit einer Einprägung versehen sein, die .beispielsweise als eine den Verformungsbereich begrenzende kreisförmig umlaufende Rille ausgebildet sein kann, die vorzugsweise von außen in den Boden eingeprägt ist. Je nach der Wandstärke des Behälters oder den Größenabmessungen können jedoch auch mehrere derartiger Rillen vorgesehen sein, die vorzugsweise in der Nähe des Bereiches angeordnet werden, in denen der Boden zum Einsetzen in den Behältermantel umgebördelt ist. Die umlaufende Rille bildet dabei denjenigen Bereich, um den sich der Boden beim Unterdruckausgleich verformt. Dadurch wird erreicht, daß die übrigen .Bodenbereiche beim Einbeulen· keinen nennenswerten Verformungskräften, ausgesetzt werden. Bei einer kreisförmigen Rille beult der Boden in der Art einer Kugelkalotte nach innen ein, wie dies auch bei. unter Druck stehenden Blechdosen o.dgl. für die Bodenform be-, kanitist. Das ansprechende Äußere des Papierbehälters bleibt daher auch nach der Volumenverringerung gewahrt.

Es kann auch vorgesehen sein, daß der einbeulbare Boden durch einen zweiten Boden abgedeckt wird, der mit einer .Belüftungsöffnung für den Raum zwischen ersten Boden und ihm selbst ver- · sehen ist. Dieser zweite Boden dient lediglich zum Schutz des dünneren einbeulbaren Bodens gegen Beschädigungen. Dieser zweite Boden kann gelocht sein, so daß er. bei einer Volumenverringerung im Inneren des Papierbehälters keinen Verformungen unterworfen ist. . ·

Die Erfindung umfaßt auch eine Vorrichtung zum Herstellen eines Papierbehälters der eingangs genannten Art mit einem einbeulbaren Boden, der vorzugsweise mit einer von außen eingeprägten

kreisförmig verlaufenden Rille versehen ist. Die neue Vorrichtung ist gekennzeichnet dadurch, daß alle Einrichtungen, die zum Ausstanzen, zum Herstellen des Bördelrandes und zum.Prägen des Bodens notwendig sind, als koaxial ineinander liegende Teilwerkzeuge ausgebildet sind, die durch eine gemeinsame axiale Vorschübbewegung wirksam werden. Die drei getrennten Arbeitsvorgänge zur Herstellung des Bodens können daher in einem einzigen Arbeitsgang nacheinander durchgeführt werden.

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen für den neuen Papierbehälter und für eine Vorrichtung zum Herstellen des Bodens eines solchen Papierbehälters dargestellt und im nachfolgenden erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den. Zuschnitt für einen Behältermantel,

Fig. 2 den gewickelten Behältermantel von oben gesehen,·

Fig. 3 einen Papierbehälter nach der Erfindung,

Fig. 4 eine Einzelheit aus Fig. 3 im Bereich des Behälterbodens mit einem zusätzlichen, gelochten Boden und

Fig. 5 eine Vorrichtung zum Herstellen des Behälterbodens.

Der Zuschnitt 1 der Fig. 1 weist eine rechteckige Form auf, sofern der herzustellende Papierbehälter eine zylindrische Form aufweisen soll. Bei der Herstellung konischer Papierbehälter wäre der Zuschnitt in seinen Abmessungen entsprechend zu ändern. Die Seiten 3 und 3' des Zuschnittes 1 bilden die späteren oberen und unteren Schnittkanten des zu wickelnden Behältermantels 4 (siehe auch Fig. 2), die Seiten 2 und 2' des Zuschnittes 1 die sich beim gewickelten Mantel 4 überlappenden Bereiche 5. Wenigstens die Innenfläche des Zuschnittes 1 ist mittels einer Beschichtung o.dgl. oberflächengeschützt, wie dies in Fig. 2 mit dem Bezugszeichen 6 angegeben ist. Wenigstens die innere offene Schnittkante 7 des ge- PY
wickelten Behältermantels 4 ist mit einem Streifen 8 abgedeckt,

der aus einer flüssigkeisdichten dünnen Folie bestehen kann und längs der gesamten Mantellinie aufgeklebt ist. Alternativ kann der Dichtstreifen 8 mit dem Behältermantel 4 versiegelt werden, wozu bevorzugt vorgesehen ist, daß die flüssigkeitsdichte Oberflächenbeschichtung zugleich auch siegelfähig ist.

Der fertige Papierbehälter 9 nach Fig. 3 weist somit einen zylindrischen Mantel 4 auf, dessen offene obere Schnittkante (3 in Fig. 1) mit .einem Kunststoffring 10 abgedeckt ist, der eine entsprechende Nut 10a zum Aufstecken auf den Behältermantel 4 aufweist. Der Kunststoffring 10- weist eine obere Auflagefläche auf, auf welche nach dem Abfüllen des Papierbehälters 9 eine Abdeckung 11 aufgebracht wird, beispielsweise eine abziehbare Aluminiumfolie, Der Ring 10 ist so auf den Mantel 4 aufgesteckt, daß der Papierbehälter 9 auf jeden Fall luftdicht verschlossen ist.

In den Mantel 4 ist unten ein gegenüber dem unteren Rand des Behälters zurückgesetzter Behälterboden 12 eingesetzt, der zu diesem Zweck mit einem umlaufenden Bördelrand 26 versehen ist. Die. offenen unteren Schnittkanten des Behältermantels 4 und des Behälterbodens 12 werden mit einem Kunststoffring 13 abgedeckt, der zum Aufstecken eine entsprechende kreisförmige Nut 13a aufweist.

Beide Kunststoffringe 10 und 13 werden anschließend mit dem Behältermantel 4 bzw. zusätzlich mit dem Bördelrand 26 des Behälterbodens 12 versiegelt.

Wenn in den Behälter 9 eine heiße Flüssigkeit abgefüllt wird, deren Temperatur höher als die Umgebungstemperatur ist, und wenn anschließend der Behälter 9 mit der Abdeckung 11 verschlossen wird, entsteht beim Abkühlen der Flüssigkeit im Behälterinneren 17 ein Unterdruck, der zu einer Deformation insbesondere des Behältermantels 4 führen würde, wenn nicht besondere Maßnahmen getroffen würden. Insbesondere bei zylindrischen Papierbehältern sehen diese Deformationen unansehnlich aus, weshalb man bisher auf rein zylindrische Behälter für heiß abfüllbare Inhalte verzichtet hat.

Zur Abhilfe ist in den Behälterboden 12 von. außen eine kreisförmig umlaufende Rille 14 eingeprägt, die es ermöglicht, daß der Behälterboden 12 nach innen einbeult, sobald nach' dem Abkühlen der Flüssigkeit ein Unterdruck im Inneren des Papierbehälters 9 entsteht. Die nach innen eingebeulte Kontur 15 des Behältörbodens 12 ist in Fig. 3 strichpunktiert dargestellt. Man erkennt, daß sich das Volumen 17 .des Papierbehälters 9 um einen mit dem Bezugszeichen 16 versehenen Betrag verringert, der etwa 3 bis 6% des Nennvolumens 17 des Papierbehälters 9 ausmacht. Zur Unterstützung des Einbeulens beträgt die Wandstärke des Behälterbodens 12 bevorzugt ein Drittel der Wandstärke des Behältermantels 4. Die größte Verformung findet dabei im Bereich der umlaufenden Rille 14 statt.

In Fig. 4 ist der untere Bereich des Papierbehälters 9 im Ausschnitt noch einmal dargestellt, wobei der Behälterboden nach dem Abkühlen der Flüssigkeit seine eingebeulte Kontur 15 angenommen hat. In Abweichung von Fig. 3 ist bei- dem Papierbehälter 9 der Fig. 4 jedoch·ein zusätzlicher zweiter Boden 31 vorgesehen, der zusammen mit dem Bördelrand 26 des einbeulbaren Bodens 12, 15 und dem gewickelten Behältermantel 4 von einem Kunststoffring 13 eingefaßt wird, dessen Nut entsprechend breiter ausgeführt ist. Der zusätzliche Boden 31 dient lediglich dem Schutz des einbeulbaren .-Bodens 12, 15 und ist mit wenigstens einer Öffnung-32 versehen, die für einen Druckausgleich im Raum zwischen dem zusätzlichen Boden 31 und dem Boden 12 sorgt.

In Fig. 5 ist schematisch eine Vorrichtung zum Herstellen des gerillten Behälterbodens 12 dargestellt, wobei die einzelnen'Bearbeitungsvorgänge schrittweise in der in der Zeichnung von unten nach oben dargestellten Weise während einer.einzigen Axialbewegung des Werkzeuges in Richtung des Pfeiles A erfolgen. Mit der Pfeilrichtung B ist die Rückbewegung des Werkzeuges angedeutet. Das Werkzeug besteht aus mehreren koaxial ineinander gelagerten Teilwe'rkzeugen, deren Aufbau und Funktion aus dem im folgenden beschriebenen Pierstellungsvorgang für einen Behälterboden 12 deutlich wird.

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Entsprechend der Transportrichtung C wurde zunächst ein endloser Abschnitt 18, aus dem der Behälterboden 12 hergestellt werden soll, in Position gebracht. Der Abschnitt 18 wandert nach der Bearbeitung in Pfeilrichtung C weiter, so daß der' nächste Behälterboden hergestellt werden kann. Der Abschnitt 18 ruht zunächst auf einem hohlzylindrischen Stempel 19, der in Arbeitsrichtung A bewegbar ist. Im Inneren des hohlzylindrischen Stempels 19 sind strichpunktiert weitere Teilwerkzeuge 20 und 21 strichpunktiert angedeutet, die sowohl gegeneinander als auch gegenüber dem Stempel 19 in Längsrichtung A verschiebbar sind, wie später noch erläutert werden wird. Zunächst sind die Teilwerkzeuge 20 und 21 jedoch außer Funktion '.

Der hohlzylindrische Stempel 19 wird nun in eine Position 19a gefahren, wobei die strichpunktiert dargestellten und noch immer außer Funktion befindlichen Teilwerkzeuge ebenfalls mit in die Positionen 20a und 21a überführt werden. Der hohlzylindrische Stempel wirkt in der Position 19a mit einem Gegenhaltering 22 zusammen und dient mit diesem als Stanzwerkzeug. Längs einer Kreislinie, die in Fig. 5 nur in einer Ecke 24 angedeutet ist, wird eine Kreisfläche 18a aus dem Streifenabschnitt 18 herausgestanzt. Die strichpunktiert"angedeuteten Reste 25 finden für die weitere Herstellung des gerade besprochenen Behälterbodens 12 keine Verwendung. Der hohlzylindrische Stempel 19 kann über die dargestellte Position 19a'hinaus noch um einen ganz geringen Betrag weiter nach oben bewegt werden, wie mit den gestrichelten Linien angedeutet ist. Der Gegenhaltering -22 ruht in einer Aufnahme 23,d3ren zylindrische Innenwandung 33 den anschließenden Ziehvorgang zum Herstellen des Bördelrandes 2 6 des Behälterbodens -12 unterstützt. Zu diesem Zwecke gelangt das Teilwerkzeug, das als Ziehwerkzeug 20 dient und hülsenförmig ausgebildet ist, in eine Position 20b, wo es mit der zylindrischen Innenwandung 33 zusammenwirkt. Das weitere Teilwerkzeug, der Prägestempel mit Prägerippen 21, bewegt sich dabei mit in die Position 21b, ohne jedoch vorerst in Funktion zu treten. Der Behälterboden erhält durch Ziehen seinen Bördelrand 26, .während der Behälterboden in der Position 18b vorerst weiterhin ansonsten völlig ebene Flächen aufweist. Der Abstand zwischen dem Ziehwerkzeug

in der Position 20b und der zylindrischen Innenwandung 33 ist mit 30 bezeichnet und entspricht der Wandstärke des herzustellenden Behälterboden 12. '

Wenn das Ziehwerkzeug- 20 und der Prägestempel- 40 mit seinen Prägerippen 21 nach dem Ziehvorgang in Pfeilrichtung. A weiterbewegt werden, nehmen sie eine Zwischenstellung 20c und' 21c ein, in welcher der mit einem Bördelrand 26 versehene Behälterboden eine Position 18c einnimmt und dabei auf dem Ziehwerkzeug 20 aufliegt. Dieses Ziehwerkzeug 20 wird bis in .eine Position 20d überführt, wo es mit einer. Matrize 29 zusammenwirkt und mit dieser eine Klemmflache für den herzustellenden Behälterboden bildet. Der Bördelrand 26 wird dabei durch eine hülsenartige Form 28 gesichert.

Die Matrize 29 weist· eine kreisförmige Ausnehmung 30 entsprechend der herzustellenden Rille 14 des Behälterbodens 12 auf* Die Prägerippen 21 entsprechen ebenfalls der Form dieser Rille 14, unter Berücksichtigung der Wändstärke.des Behälterbodens 12, und greifen in der Position 21d in die Ausnehmung 30 der Matrize 29 ein·. Es findet somit an dieser Stelle des Werkzeuges der Prägevorgang für die kreisförmig umlaufende Nut 14 des Behälterbodens statt. Anschließend werden das Ziehwerkzeug·20 und der Prägestanpel 40 wieder in ihre Ausgangsposition in Pfeilrichtung B zurückgefahren,, zusammen mit dem hohlzylindrischen Stempel 19. Der Behälterboden 12 bleibt an der Matrize 29, mit dem er einer weiteren Bearbeitungsstation zugeführt werden kann, die in der Regel zum Einsetzen in den Behältermantel 4 dient.

Man erkennt aus Fig. 5-, daß die Arbeitsgänge des Stanzes, Ziehens und Prägens nacheinander während einer einzigen Axialbewegung in Pfeilrichtung A stattfinden, wodurch das Werkzeug sehr einfach 'wird. · ' -·■'"■-.

-Leerseite-

Claims

Ansprüche

Papierbehälter für heiß abfüllbare Flüssigkeiten, der einen gewickelten Mantel, einen in diesen eingesetzten,·insbesondere vom unteren Behälterrand zurückversetzten Boden sowie eine Auflagefläche für eine dichte Abdeckung enthält und der mit Verformungsbereichen zur kontrollierten Volumenverringerung des verschlossenen Behälters beim Abkühlen der Flüssigkeit versehen ist, dadurch gekennzeichnet,¹ daß die Verformungsbereiche am Boden (12) vorgesehen sind.
2. Papierbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (12) als Verformungsbereich ausgebildet ist und eine wesentlich geringere Wandstärke als der Mantel (4) aufweist .
3. Papierbehälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des Bodens (12) etwa ein Drittel der Wandstärke des Mantels (4) beträgt.
4. Papierbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verformungsbereich des Bodens (12) mit einer Einprägung (14) versehen ist.

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5. Papierbehälter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einprägung als eine den Verformungsbereich begrenzende,

■ ' kreisförmig umlaufende Rille (14) ausgebildet ist.
6. ' Papierbehälter na di Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

die Rille (14) von außen in den Boden (12) eingeprägt ist.
7. Papierbehälter nach· einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (12) auf der vom Behälterinneren.-abgewandten Seite mit einem zweiten Boden (31) abgedeckt ist, der mit mindestens einer, öffnung zur Belüftung des zwischen ihm und dem ersten Boden liegenden Raumes versehen ist.
8. Vorrichtung zum Herstellen eines Papierbehälters nach einem, der Ansprüche 4 bis 6, bei der jeweils eine Einrichtung zum Ausstanzen, zum Herstellen eines Bördelrandes und zum Prägen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß alle Einrich- . tungen . als koaxial ineinander liegende Teilwerkzeuge (19, 20, 21, 22, 23, 29) ausgebildet sind, die durch eine gemeinsame axiale Vorschubbewegung (A) wirksam sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Stanzwerkzeug ein hohlzylindrischer Stempel (19) und' ein mit diesem zusammenwirkender Gegenhaltering (22) vorgesehen sind,

• daß innerhalb des Stempels (19) ein hülsenförmiges Ziehwerkzeug (20) geführt ist, dem eine Aufnahme (23) mit einer zylindrischen Innenwandung (33) zur Herstellung des Bördelrandes zugeordnet ist, und daß an der· Innenwandung des Ziehwerkzeugs (20) ein Prägestempel (40) mit Prägerippen (21) geführt ist, der mit einer in der Vorschubrichtung (A) hinter dem Gegenhaltering (22) angeordneten Matrize (29) zusammenwirkt. " ·