DE4409255A1 - Hermetisch verschließbare, formstabile Verpackung sowie Verfahren und Vorrichtung zum Formen und Verschließen von Faltschachteln - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hermetisch verschließbare, formstabile Verpackung aus einem einzigen, bereits vorge­ fertigtem und bereitgestelltem Verpackungszuschnitt.

Es sind formstabile Verpackungen bekannt, die aus einem einzigen Zuschnitt aus Pappe geformt und dann verklebt werden. Derartige Verpackungen haben den Nachteil, daß die Verklebungen nicht ausreichend dicht sind, so daß Insekten in das Innere der Verpackung gelangen können. Des weiteren genügen diese Verpackungen nicht strengeren Anforderungen bezüglich einer Sauerstoffbarriere, einer Wasserdampf­ sperre. Flüssige, aggressive, fette oder pulvrige Stoffe können ebensowenig in diesen Verpackungen verpackt werden wie halbflüssige oder pastöse Produkte.

Mit Bag-in-Box-Systemen werden zwar die oben erwähnten Nachteile weitgehend beseitigt, es ergeben sich aber zu­ sätzliche Probleme. Bei Bag-in-Box-Systemen wird ein rela­ tiv großer Verpackungsmittelaufwand (Beutel und Schachtel) betrieben. Sowohl aus Umwelt- als auch aus Kostengründen ist dieser von Nachteil. Der Beutel ist zwar insektendicht, jedoch können Insekten, von Duftstoffen angelockt, die durch das Hüllmaterial des Beutels diffundieren, durch Klebstellen der äußeren Schachtel in den Zwischenraum zwischen der Schachtel und dem Beutel gelangen. Dies ist, insbesondere für die Verpackung von Nahrungsmitteln nicht akzeptabel.

Ein weiterer Nachteil ist der relativ hohe Maschinenaufwand für ein Bag-in-Box-System. So werden neben einer das Pro­ dukt portions- oder stückweise zu führenden Vorrichtung eine den Beutel formende und befüllende Maschine (zum Beispiel Schlauchbeutelmaschine) und eine den Beutel in eine zu formende Faltschachtel bringende und die Faltschachtel verschließende Maschine (Kartonierer) benötigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hermetisch verschließbare, formstabile Verpackung, auch herkömmlichen Aussehens, aus einem einzigen Verpackungszuschnitt zu bil­ den, die auch absolut insektendicht verschließbar ist, ausreichende Sauerstoff- und Wasserdampfsperre hat, den gesetzlichen Anforderungen an eine Monopackung genügen kann, sowie für flüssige, halbflüssige, pastöse, fette, aggressive und pulvrige Produkte verwendet werden kann. Der Aufwand für das Verpackungsmaterial und für die Ver­ packungsmaschinen soll deutlich verringert sein. Schließ­ lich soll eine hohe Verpackungsgeschwindigkeit erreicht werden.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren für einen mit thermoplastischen Kunststoffschichten beschichteten Falt­ schachtelzuschnitt oder mehrere Zuschnitte, die zu einer Faltschachtel geformt werden. Die Faltschachtel wird sowohl während des Formprozesses als auch danach verschlossen. Die Faltschachtel kann entweder aus einem einzigen Faltschach­ telzuschnitt geformt werden und der Verschluß erfolgt durch das hermetische Verschließen der geformten Faltschachtel. Oder die Faltschachtel wird aus einem Faltschachtelzu­ schnitt gebildet, welcher lediglich zu einer an einer Seite offenen Faltschachtel führt, und die offene Faltschachtel wird mittels eines Deckels verschlossen.

Nachteilig bei den konventionellen Schweißverfahren wie Heißsiegeln und Impulsschweißen ist, daß die mittels her­ kömmlicher Schweißwerkzeuge von beiden Seiten in die Schweißnaht eingeführte Wärme sehr groß sein muß, wenn sie durch Faltschachtelmaterial wie Pappe geleitet werden muß. Die für Faltschachtelverschließungen mittels Faltschachtel­ verklebung erreichbaren Verschließgeschwindigkeiten können schon allein durch die schlechte Wärmeleitung durch Falt­ schachtelmaterial bei einer herkömmlichen Verschweißtechnik nicht erreicht werden. Zudem ist die Abkühlzeit für eine Schweißnaht gerade dann besonders lang, wenn eine besonders große Wärmemenge in die Schweißnaht und die angrenzenden Packstoffbereiche eingeleitet wurde. Der mechanische Druck, der bei einer bestimmten Schweißtemperatur für den Schweißvorgang benötigt wird, kann zudem bei einer fertig geformten Faltschachtel nicht gleichmäßig mittels Schweiß­ backen über eine Schweißnaht aufgebracht werden, da das Faltschachtelmaterial nachgibt.

Der Erfindung liegt des weiteren die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Formen und Verschließen einer verschweißbaren Faltschachtel zu finden, das es erlaubt, mit geringen Ener­ gieaufwand und geringer Abkühlzeit und daher schnell Falt­ schachtelmaterial zu verschweißen und die Faltschachtel zu formen. In dem Verfahren soll es zudem möglich sein, die Wärmeenergie spontan und kontinuierlich in unterschiedliche Schweißnahtbereiche der verschweißbaren Faltschachtel ein­ zubringen.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Formen, Füllen und Verschließen von Faltschachteln aus Faltschach­ telzuschnitten mit thermoplastischen Kunststoffschichten. Eine Faltschachtel wird mittels der Vorrichtung sowohl während des Formprozesses als auch danach verschlossen.

Es sind Vorrichtungen zum Verpacken in Bag-in-Box-Systeme bekannt. Bei diesen Vorrichtungen herrscht ein relativ großer Maschinenaufwand. So werden neben einer das Produkt portions- oder stückweise zuführenden Vorrichtung eine den Beutel formende und befüllende Maschine (zum Beispiel Schlauchbeutelmaschine) und eine den Beutel in eine zu formende Faltschachtel bringende und die Faltschachtel verschließende Maschine (Kartonierer) benötigt.

Auf die den Beutel formende und befüllende Maschine kann im allgemeinen nicht verzichtet werden, da eine direkte Befül­ lung der Faltschachtel, welche aus Pappe besteht, in den meisten Fällen nicht akzeptabel ist. Eine herkömmliche Faltschachtel allein hat den Nachteil, daß sie mit der üblichen Verklebung, zum Beispiel mittels heißen Leims, nicht ausreichend dicht verschlossen werden kann, so daß zum Beispiel Insekten in das Innere der Faltschachtel ge­ langen können. Des weiteren genügen diese Verpackungen nicht strengeren Anforderungen bezüglich einer Sauerstoff­ barriere oder einer Wasserdampfsperre. Flüssige, aggres­ sive, fette oder pulvrige Produkte können ebensowenig in herkömmlichen Faltschachteln verpackt werden wie halbflüs­ sige oder pastöse Produkte.

Der Erfindung liegt schließlich noch die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Formen, Füllen und Verschließen von Faltschachteln aus Faltschachtelzuschnitten zu finden, mittels der hermetisch verschließbare, formstabile Verpac­ kungen, auch herkömmlichen Aussehens, aus jeweils einem einzigen Verpackungszuschnitt gebildet werden können. Die Faltschachteln sollen auch insektendicht verschließbar sein. Sie sollen ausreichende Sauerstoff- und Wasserdampf­ sperre aufweisen können, den gesetzlichen Anforderungen an eine Monopackung entsprechen und alle gängigen Arten von Produkten aufnehmen können. Es soll eine hohe Ver­ packungsgeschwindigkeit erreicht werden. Der Maschinenauf­ wand soll gegenüber Bag-in-Box-Verpackungsanlagen deutlich verringert sein.

Gelöst ist die erste Aufgabe gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1. Danach trägt ein formstabiles Packmaterial eine siegelfähige Kunststoffschicht. Die Kunststoffschicht bildet eine Kontaktfläche mit einer weiteren Kunststoff­ schicht. Die weitere Kunststoffschicht ist ebenfalls eine siegelfähige Beschichtung des Packmaterials der formsta­ bilen Verpackung.

Mindestens eine siegelfähige Kunststoffschicht ragt über den Rand des Packmaterials, auf dem sie aufgebracht ist.

Die erfindungsgemäße Verpackung hat den Vorteil, daß ihr Äußeres einer herkömmlichen formstabilen Verpackung ent­ spricht. Die Dichtigkeit ihres Verschlusses erreicht die eines Schlauchbeutels, da die Verschließung der Verpackung analog der Verschließung eines Schlauchbeutels, zum Bei­ spiel durch Heißsiegelung zweier aufeinander liegender, siegelfähiger Kunststoffschichten erfolgt. Die erfindungs­ gemäße Verpackung ist mit einem deutlich geringerem Maschi­ nenaufwand befüllbar und verschließbar, verglichen mit einem Bag-in-Box-System. Eine Schlauchbeutelmaschine ent­ fällt komplett, da das zu verpackende Produkt direkt in die formstabile Verpackung, zum Beispiel eine Faltschachtel gefüllt wird.

Dadurch, daß der Verschluß der Verpackung mittels Kunst­ stoffschweißung erfolgt, kann die Verpackung derart herme­ tisch abgeschlossen werden, daß sie nicht nur insektendicht ist, es ist eine absolute Dichtigkeit erreichbar. Durch Kunststoffüberzug auf dem Packmaterial in einer besonderen Ausführungsform werden die Barriereeigenschaften bezüglich einer Sauerstoffsperre und einer Wasserdampf­ sperre deutlich erhöht. Zudem können auch alle gängigen Produkte, wie flüssige, halbflüssige, pastöse, fette, aggressive und pulvrige Produkte verpackt werden. Da die Verschließung der Verpackung mittels Kunststoff­ schweißung erfolgt, sind die dort gängigen hohen Ver­ packungsgeschwindigkeiten erreichbar.

Die Verpackung ist als Monopackung mit mindestens 90% Anteil an Pappe und weniger als 10% Kunststoffanteil her­ stellbar.

Derartige Packungen können vom Verbraucher als Papier­ packungen entsorgt werden. Eine Trennung nach Packmateria­ lien wie eventuell bei einem Bag-in-Box-System entfällt. Verglichen mit einem Bag-in-Box-System werden ca. 20% an Verpackungsmaterial eingespart.

Da mindestens eine siegelfähige Kunststoffschicht über den Rand des Packmaterials ragt, auf dem sie aufgebracht ist, sind die beiden die Kontaktfläche begrenzenden Kunststoff­ schichten mittels Einbringung von Schmelzwärme direkt auf die Schmelzzone im Bereich der Überlappung miteinander verschweißbar. Die Energie muß dann nicht durch das Pack­ material geführt werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verpackung sind in den Ansprüchen 2 bis 13 beschrieben.

Ragen die Kontaktflächen der beiden siegelfähigen Kunst­ stoffschichten über den Rand des Packmaterials (Anspruch 2) oder bilden die beiden Kunststoffschichten eine Kontakt­ fläche, die nicht von Material begrenzt ist (Anspruch 4), so kann die Einbringung der Schmelzwärme von beiden Seiten der gegeneinander gepreßten, von Packmaterial freien Kunststoffschichten erfolgen.

Bilden die beiden Kunststoffschichten eine Kontaktfläche, welche nur einseitig von Packmaterial begrenzt ist (Anspruch 3), dann kann die Einbringung der Schmelzwärme von einer Seite, zum Beispiel durch Einstrahlung von infra­ roter Laserstrahlung erfolgen, und auf der anderen Seite bildet das Packmaterial eine Isolations- und Reflexions­ schicht, so daß die einzubringende Energie verringert, beziehungsweise die Schweißgeschwindigkeit erhöht werden kann. Insbesondere die Reflexionsfähigkeit des Packmate­ rials wird darüber hinaus noch deutlich erhöht, wenn die beiden Kunststoffschichten im Bereich ihrer Kontaktfläche von einer Aluminiumschicht begrenzt werden (Anspruch 5).

Die erfindungsgemäße Verpackung kann mittels induktiver Hochfrequenztechnik relativ schnell verschweißt werden, wenn die beiden Kunststoffschichten eine Kontaktfläche bilden, welche beidseitig von jeweils einer Aluminium­ schicht begrenzt ist (Anspruch 6). Die Aluminiumschichten dienen als Empfänger für die Hochfrequenzstrahlung, angren­ zendes Packmaterial dient der Wärmeisolierung und damit der Leistungserhöhung bezüglich der Schweißung. Zur Reduzierung der zu verwendenden Aluminiumfolie genügt es auch, ent­ sprechend Anspruch 7 im Bereich der Kontaktfläche der beiden Kunststoffschichten zwischen den Kunststoffschichten eine Aluminiumfolie vorzusehen. Die Verschweißung erfolgt dann jeweils zwischen einer Kunststoffschicht und der Alu­ miniumschicht, so daß derart die beiden Kunststoffschichten mit einander verbunden werden.

Ist das Packmaterial bedruckt und das Druckbild von einer Kunststoffschicht bedeckt (Anspruch 8), so ist das Druck­ bild derart vor Abrieb geschützt. Die gesamte äußere Ober­ fläche der Verpackung kann mittels einer Kunststoffschicht derart geschützt werden. Diese Kunststoffschicht schützt auch das Packmaterial vor äußerer Feuchtigkeit.

Ist die innere Oberfläche der Verpackung vollständig von einer Kunststoffschicht bedeckt (Anspruch 9), so kann ent­ weder feuchtes Produkt oder trockenes, feuchtigkeits­ empfindliches Produkt mit der erfindungsgemäßen Verpackung verpackt werden. Darüber hinaus wird ein direkter Kontakt zwischen dem Packmaterial (Abrieb) und dem Produkt genauso vermieden wie eine Verschmutzung der Verpackungsinnenwand durch das Produkt.

Mit Pappe (Anspruch 10) als Faltschachtelmaterial (Anspruch 14) und Polyethylen als Kunststoffschicht (Anspruch 11) werden vorteilhafte und kostengünstige Materialien verwen­ det.

Ein verfahrenstechnisch besonders rationelles Vorsehen eines Sichtfensters in der Verpackung wird erreicht, wenn ein Fenster im Packmaterial mit einer Kunststoffolie ver­ schlossen wird (Anspruch 12), wobei sich dazu lediglich die Folienbedeckung für das Druckbild oder die innere Kunst­ stoffauskleidung der Verpackung über das Fenster erstreckt.

Besteht die mit Kunststoff beschichtete Verpackung zu min­ destens 90 Gewichtsprozenten aus Pappe (Anspruch 13), so ist die Verpackung unter ökologischen Gesichtspunkten vor­ teilhaft.

Gelöst ist die zweite Aufgabe gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1. Danach erfolgt die Verschweißung thermoplastischer Kunststoffschichten einer Faltschachtel während eines Faltungsvorganges oder danach am Falt­ schachtelzuschnitt durch diskontinuierliche Einstrahlung infraroter Laserstrahlung in die zu verschweißenden Be­ reiche und eine sich unmittelbar an die Lasereinstrahlung anschließende Druckaufbringung auf diese Bereiche.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet es, verschweißbare Faltschachteln mit einem geringen Energieaufwand und folg­ lich mit einer kurzen Abkühlzeit zu verschweißen. Dadurch, daß die Laserstrahlung in den zu verschweißenden Kunststoff eingestrahlt und dort absorbiert wird, ist im Kunststoff die Temperatur spontan relativ hoch und in den benachbarten Faltschachtelbereichen relativ niedrig. Die Lasereinstrah­ lung ist nicht nur dazu geeignet nach, sondern auch während eines Faltungsvorganges der Faltschachtel in die zu ver­ schweißenden Bereiche eingestrahlt zu werden. Der Laser­ strahl kann selbst einer komplizierten Ortsänderung der zu verschweißenden Bereiche, welche durch die Zuführung des Faltschachtelzuschnittes, seiner Faltung, Drehung und so weiter vorkommt, unter Zuhilfenahme der in der Lasertechnik üblichen technischen Hilfsmittel folgen. Der Laser kann ausgeschaltet, oder sein Strahl kann ausgeblendet sein, während der Laserstrahl nach Beendigung einer Schweißnaht auf eine andere Schweißnaht gerichtet wird. Die unter­ schiedlichen Schweißnahtbereiche der zu verschweißenden Faltschachtel werden kontinuierlich verschweißt.

Weitere vorteilhafte Ausführungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Ansprüchen 15 bis 40 beschrieben.

Der Laserstrahl kann in einfacher Weise in zwei aufeinander liegende und zu verschweißende Kunststoffschichten geleitet werden, wenn entlang eines zu verschließenden Bereiches die eine Kunststoffschicht über den Rand des Faltschachtelmate­ rials ragt und dieser überlappende Bereich gegen die andere Kunststoffschicht geschweißt wird (Anspruch 16).

Minimale Schweißdauer infolge eines Wärmemaximums in der Kontaktfläche zweier Kunststoffschichten wird erzielt, wenn gemäß Anspruch 17 die Laserstrahlung direkt auf die Kon­ taktfläche der miteinander zu verschweißenden Kunststoff­ schichten gestrahlt wird. Die Energieabsorption ist dann in der Kontaktfläche am größten und nimmt in der Kunststoff­ schicht mit wachsendem Abstand von der Kontaktfläche expo­ nentiell ab.

Ein Laserstrahl kann mittels eines teilweise durchlässigen Spiegels aufgespalten werden (Anspruch 18). Wird der Strahl nacheinander auf mehrere teilweise durchlässige Spiegel geführt, so erfolgt an jedem Spiegel eine Teilstrahlaus­ blendung. Die einzelnen Strahlanteile können nicht nur zur gleichzeitigen Verschweißung mehrerer Schweißnähte einer Faltschachtel genutzt werden, sondern auch zur gleich­ zeitigen Verschweißung gleicher oder ungleicher Schweiß­ nähte mehrerer Faltschachteln (Anspruch 33).

Wird die Laserstrahlung mittels eines Spiegels in die Kunststoffschichten reflektiert (Anspruch 19), so kann die Verschweißung der Kunststoffschichten weitgehend unabhängig von der relativen Lage des Lasers zum zu verschweißenden Bereich erfolgen.

Wird des weiteren der Spiegel während eines Schweißvorgan­ ges derart um einen Winkel gedreht, daß der Laserstrahl entlang des zu verschließenden Bereichs geführt wird (Anspruch 20), dann wird dabei allein durch die Drehbewe­ gung des Spiegels eine streifen- oder linienförmige Ver­ schweißung erreicht. Des weiteren kann aber auch der Falt­ schachtelzuschnitt während seiner Verschweißung durch eine ortsfeste Laserstrahlung bewegt und/oder gedreht werden (Ansprüche 36 und 37).

Es ist eine geringere Laserleistung ausreichend, wenn ent­ sprechend Anspruch 21 die Laserstrahlung in einem spitzen Winkel in die Kunststoffschichten eingestrahlt wird. Ein spitzer Einstrahlwinkel hat zur Folge, daß die Kunststoff­ schichten entlang einer längeren Wegstrecke von der Laser­ strahlung durchdrungen werden und damit die gesamte Strah­ lungsabsorption im Kunststoff erhöht ist. Dieser Effekt kann auch dadurch erreicht beziehungsweise noch erhöht werden, wenn gemäß Anspruch 22 der Laserstrahl an der der Einstrahlfläche gegenüberliegenden Begrenzungsfläche einer Kunststoffschicht reflektiert wird. Der Laserstrahl passiert dann zweimal die zu erwärmende Kunststoffschicht.

Durch Drehen eines Faltschachtelzuschnittes nach der Ver­ schweißung eines Bereiches (Anspruch 23) wird genauso wie durch ein Kippen (Anspruch 24) oder eine Hintereinanderaus­ führung dieser beiden Bewegungen ein weiterer zu ver­ schweißender Bereich in eine für die Laserverschweißung günstige Position gebracht.

Genaue und reproduzierbare Positionsparameter hinsichtlich der relativen Orientierung von Faltschachtelzuschnitt und Laser werden erreicht, wenn nach der Verschweißung eines Bereiches ein verwendeter Spiegel in eine Ausgangsposition zurückgestellt wird (Anspruch 25) um nach einem Kipp- oder Drehvorgang des Faltschachtelzuschnittes diesen oder den nächsten Faltschachtelzuschnitt zu verschweißen.

Ein kontinuierlicher Weitertransport des Faltschachtelzu­ schnittes mittels einer Transporteinrichtung (Anspruch 26), zum Beispiel einem Transportband, erlaubt eine kontinuier­ liche Verschweißung eines in Transportrichtung verlaufenden Bereiches bei feststehendem Spiegel und feststehendem Laser. Wird dagegen ein Spiegel zusätzlich zu seiner einen zu verschweißenden Bereich überstreichenden Bewegung noch mit einer Winkelgeschwindigkeit gedreht, welche mit der Geschwindigkeit der Transporteinrichtung korreliert ist (Anspruch 27), dann kann ein nicht in Transportrichtung ausgerichteter Schweißbereich ebenso wie ein zu ver­ schweißender Bereich, welcher mit einer anderen Geschwin­ digkeit als der Transportgeschwindigkeit verschweißt werden soll, mittels Laserstrahlung verschweißt werden.

Ein besonders schneller, den erwärmten und relativ schnell abkühlenden Bereich pressender Verfahrensschritt ist mög­ lich, wenn die Druckaufbringung mittels eines über den zu verschweißenden Bereich rollenden Verschließrades erfolgt (Anspruch 28), welches eventuell auch Laserstrahlung reflektiert (Anspruch 34). Dieses Rollverfahren ist her­ kömmlichen Druckaufbringungen insofern überlegen als dabei Massenträgheitsmomente vernachlässigt werden können und eine kontinuierliche Druckaufbringung auf die zu ver­ schweißenden Bereiche des Faltschachtelzuschnittes erfolgt. Als Gegenlager zu dem Verschließrad ist ein weiteres Rad von Vorteil. Gemäß Anspruch 29 drückt dazu das Verschließ­ rad den Faltschachtelzuschnitt gegen ein jenseits des zu verschweißenden Bereichs positioniertes mitlaufendes Rad. Das Verschließrad kann den zu verschweißenden Bereich des Faltschachtelzuschnittes aber auch gegen einen jenseits des Faltschachtelzuschnittes positionierten Balken drücken (Anspruch 30). Bei einem kontinuierlich weitergeführten Faltschachtelzuschnitt ist ein ebenfalls mitgeführter Bal­ ken von Vorteil. Bei einem während des Schweißvorganges unbewegten Faltschachtelzuschnitt eignet sich ein fest­ stehender oder ein gegen den Faltschachtelzuschnitt ge­ drückter Balken.

Das erfindungsgemäße Verfahren bezieht sich auch auf Falt­ schachtelzuschnitte, die ohne thermoplastische Kunststoff­ schichten bereitgestellt werden, um somit konventionelle Faltschachtelzuschnitte zu verwenden. Entsprechend Anspruch 31 werden in diesem Fall die thermoplastischen Kunststoff­ schichten auf dem Faltschachtelzuschnitt in einem Verfah­ rensschritt angebracht. Diese Anbringung kann mittels Laserschweißung (Anspruch 32) erfolgen.

Eine besonders komplizierte Strahlführung ist erreichbar, wenn gemäß Anspruch 35 die Laserstrahlung innerhalb eines innen verspiegelten, flexiblen Hohlleiters geleitet wird.

Eine Intensitätserhöhung wird erreicht, wenn die Laser­ strahlung mittels einer Sammellinse fokussiert wird (Anspruch 38). Ist dagegen eine Strahlverbreiterung ge­ wünscht, um eine breitere Schweißnaht zu erzeugen, so kann die Strahlverbreiterung mittels einer Streuungslinse (Anspruch 39) erreicht werden. Für den Fall einer momen­ tanen Nichtnutzung der Laserstrahlung kann diese mittels einer Blende ausgeblendet werden (Anspruch 40).

Gelöst ist die dritte Aufgabe gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 41. Danach ist an der Vorrichtung min­ destens eine Einrichtung zur Verschweißung von Kunststoff­ schichten von Faltschachtelzuschnitten vorgesehen.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können Faltschachteln aus Faltschachtelzuschnitten geformt und durch Ver­ schweißung von auf den Faltschachtelzuschnitten vorhandenen Kunststoffschichten hermetisch verschlossen werden. Durch die Verschweißung der Faltschachteln werden Verpackungen erzeugt, die formstabil sind und die eine herkömmliche Form haben. Sie werden aus einem einzigen Faltschachtelzu­ schnitt, der kunststoffbeschichtet ist, gebildet. Die Schweißnaht ist insektendicht. Bei Verwendung gänzlich mit Kunststoff ausgekleideter oder ummantelter Faltschachteln weisen diese ausreichende Barriereeigenschaften gegenüber Sauerstoff und Wasserdampf auf.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Ansprüchen 42 bis 72 näher be­ schrieben.

Ist die Einrichtung zur Verschweißung eine Laserschweißein­ richtung (Anspruch 42), so kann die Verschweißung besonders schnell erfolgen, da die Laserwärme direkt bis in die Füge­ zone gestrahlt werden kann. Die mittels andere Schweißver­ fahren ausgenutzte Wärmeleitung bis zur Fügezone entfällt fast vollständig. Alternativ kann aber auch eine Heiß­ siegeleinrichtung (Anspruch 43), eine Wärmeimpulseinrich­ tung (Anspruch 45) oder, falls die zu verschweißenden Falt­ schachtelzuschnitte an der Fügezone mindestens eine Alumi­ niumschicht haben, eine induktive Hochfrequenzeinrichtung (Anspruch 46) vorgesehen sein. Zur Vermeidung von Kunst­ stoffanhaftungen an der Siegelfläche der Heißsiegeleinrich­ tung kann diese mit einer antiadhäsiven Schicht versehen sein (Anspruch 44).

Einen Spiegel zur Umlenkung der Laserstrahlung vorzusehen (Anspruch 47) ermöglicht einen Einsatz des Lasers auch für schlecht zugängliche Schweißstellen. Ist die Laserstrahlung mittels eines teilweise durchlässigen und teilweise reflek­ tierenden Spiegels in einzelne Strahlanteile aufgespalten (Anspruch 48), so können diese Strahlanteile zur gleich­ zeitigen Verschweißung unterschiedlicher Kunststoffschich­ ten genutzt werden.

Mittels einer Stelleinrichtung (Anspruch 53) zur Drehung und zum Rückstellen eines Spiegels, auf den ein Laserstrahl ausgerichtet ist, kann der Laserstrahl über einen zu ver­ schweißenden Kunststoffbereich geschwenkt werden, um diesen zum Beispiel linienförmig zu verschweißen. Nach dem Ver­ schweißen eines Kunststoffbereiches wird der Spiegel und damit auch der Laserstrahl in eine neue Position gebracht. Die Rückstellung kann aber auch für den Fall vorgesehen sein, daß ein anderes Verpackungsformat gewählt wird. Eine diskontinuierliche Verschweißung wird mit gleichbleibender Schweißqualität erreicht, wenn gemäß Anspruch 54 die Stell­ einrichtung mit einem Signal der Transporteinrichtung, deren Geschwindigkeit anzeigend, verbunden ist. Parallel zur Transportrichtung orientierte Kunststoffbereiche können lediglich durch dauernde Laserstrahlung, welche zwischen jeweils zwei Faltschachtelzuschnitten zum Beispiel mittels einer Blende (Anspruch 68) unterbrochen wird, verschweißt werden. Für in rechtem Winkel zur Transportrichtung orien­ tierte Kunststoffbereiche muß zwischen der Transportge­ schwindigkeit, der Schweißgeschwindigkeit (Millimeter pro Minute) und dem momentanen Einstrahlwinkel eine trigono­ metrische Relation derart berücksichtigt werden, daß die Schweißgeschwindigkeit konstant ist und die Schweißqualität somit gleich bleibt.

Die Leistung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann dadurch erhöht werden, daß entsprechend Anspruch 69 als Transport­ einrichtung parallel zueinander orientierte, mit gleicher Geschwindigkeit bewegte Transportbänder vorgesehen sind. Mittels aufgespaltener Strahlanteile können dann gleich­ zeitig die Faltschachtelzuschnitte auf den parallelen Transportbändern verschweißt werden. Auch ein Drehen oder ein Kippen dieser Faltschachtelzuschnitte kann synchron zueinander erfolgen. Durch die parallelen Transportbänder wird auch erreicht, daß die Transportbänder relativ langsam laufen können, Rum Beispiel um der Trägheit einer Befüll­ einrichtung zu genügen, dabei aber infolge der Addition der parallel zueinander transportierten Faltschachtelzuschnitte der Leistungsanforderung an die Vorrichtung entsprechen.

Die Leistung der Vorrichtung wird auch dadurch gesteigert, daß gemäß Anspruch 70 die Befülleinrichtung mit der Trans­ porteinrichtung bewegt wird. Dadurch ist kein Transport­ bandstillstand für das Befüllen notwendig, und die zur Verfügung stehende Zeit für einen Befüllvorgang wird deut­ lich erhöht. Ein längerer Befüllvorgang ist insbesondere für Produkte mit relativ ungünstigen Falleigenschaften, wie zum Beispiel Cornflakes, von Vorteil.

Ist die Befülleinrichtung eine in einem Kreislauf umlau­ fende Anordnung von Bechern mit verschließbaren Boden­ flächen (Anspruch 71), so ist dadurch erreicht, daß die Befülleinrichtung mit der Transporteinrichtung mitlaufend, eine kompakte Bauweise hat. Des weiteren-kann das in die Becher eingefüllte Produkt durch die Bodenflächen der Becher in Faltschachteln abgegeben werden. Die Becher können dabei als Becherdosierer eingesetzt sein. Durch Abstreifen von überschüssigem Produkt, zum Beispiel Pulver, über dem oberen Becherrand oder durch die ledigliche Ent­ nahme eines Bechervolumens aus einem Produktreservoir wird vom Produkt ein jeweils gleiches Volumen vorgegeben. Die Bodenflächen der Becher können entweder durch an den ein­ zelnen Bechern angebrachten Bodenklappen geöffnet werden. Oder die Becher werden durch auf eine Unterlage gesetzte, ringförmige Zylindermäntel erzeugt. Dann können die Boden­ flächen der Becher allein durch ein Wegziehen der Unterlage von den Bechern oder einen Weitertransport der Becher über die Unterlage hinaus erfolgen.

Die Befülleinrichtung kann aber auch von einer Waage, zum Beispiel einer sehr genau arbeitenden Teilmengenwaage (Anspruch 72) gespeist werden. Dies ist besonders für Pro­ dukte von Vorteil, die sich aufgrund ihrer Inhomogenität nicht gut für eine Volumendosierung eignen.

Die Erfindungen werden anhand von Ausführungsbeispiele darstellenden Figuren im folgenden näher beschrieben. Es zeigt (Fig. 1 bis 13 in Schnittdarstellung):

Fig. 1 eine Schweißverbindung über Eck zwischen jeweils einem mit einer siegelfähigen Kunststoffschicht versehenem Packmaterial, wobei die Kunststoff­ schichten die innere Oberfläche der Verpackung auskleiden;

Fig. 2 eine Schweißverbindung über Eck zwischen jeweils einem mit einer siegelfähigen Kunststoffschicht versehenem Packmaterial, wobei die Kunststoff­ schichten die äußere Oberfläche der Verpackung auskleiden;

Fig. 3 eine Schweißverbindung mit überlappendem Packmate­ rial;

Fig. 4 eine Schweißverbindung mit nicht überlappendem Packmaterial;

Fig. 5 eine Schweißverbindung, bei der die versiegelten, über den Rand des Packmaterials ragenden Kunst­ stoffschichten im rechten Winkel am Packmaterial orientiert sind;

Fig. 6 eine Schweißverbindung analog Fig. 5, jedoch mit umgelegter Schweißnaht;

Fig. 7 eine Schweißverbindung von lediglich im Bereich der Schweißverbindung mit einer Kunststoffschicht versehenen Packmaterialien;

Fig. 8 eine Schweißverbindung analog Fig. 5, jedoch zusätzlich mit einer Aluminiumfolie an der Schweißnaht;

Fig. 9 zwei mit jeweils einer Aluminiumfolie und darauf einer Kunststoffolie versehenen Verpackungsteile;

Fig. 10 eine Schweißverbindung über Eck mit der Schichten­ folge Aluminium - Kunststoff - Kunststoff - Alumi­ nium im Bereich der Schweißverbindung;

Fig. 11 eine Schweißverbindung über Eck mit der Schichten­ folge Kunststoff - Aluminium - Kunststoff im Bereich des Schweißverbindung;

Fig. 12 eine ein Sichtfenster erzeugende, zwei Ver­ packungsteile verbindende Kunststoffolie;

Fig. 13 der obere, zu verschweißende Teil einer innen gänzlich mit Kunststoff beschichteten Faltschach­ tel;

Fig. 14 in einer Schnittdarstellung den Einfall eines Laserstrahls in zwei sich überlappende, überein­ ander liegende Kunststoffschichten eines Falt­ schachtelzuschnittes;

Fig. 15 in einer Schnittdarstellung entlang AA der Fig. 14 den unter spitzem Winkel in die Kunststoff­ schichten einfallenden Laserstrahl;

Fig. 16 in einer teilweisen Schnittdarstellung den unter­ halb der Kunststoffschichten an einer Aluminium­ schicht reflektierten und im wesentlichen im Kunststoff absorbierten Laserstrahl, sowie ein Verschließrad und ein mitlaufendes Rad zur Druck­ aufbringung auf den erwärmten, zu verschweißenden Bereich;

Fig. 17 in einer Seitenansicht die Aufspaltung eines Laserstrahls mittels teilweise durchlässiger Spiegel in vier Strahlanteile;

Fig. 18 in einer Seitenansicht die Verschweißung eines linienförmigen Bereichs der Kunststoffschichten eines Faltschachtelzuschnittes durch Drehung eines den Laserstrahl reflektierenden Spiegels;

Fig. 19 in einer Seitenansicht die Laserstrahlung direkt auf die Kontaktfläche von getrennten, zu ver­ schweißenden Kunststoffschichten;

Fig. 20 in einer Schnittdarstellung einen Faltschachtelzu­ schnitt, dessen überlappende Kunststoffschichten mittels Laserstrahlung und einem Verschließrad verschweißt werden;

Fig. 21 in einer Draufsicht von oben eine geformte Falt­ schachtel mit einer die gesamte obere Deckfläche überlappenden Kunststoffolie;

Fig. 22 in einer Draufsicht von oben die Faltschachtel nach Fig. 21, jedoch mit einer auf eine vertikal verlaufende Kunststoffschicht geschweißte Kunst­ stoffolie;

Fig. 23 in einer Seitenansicht die Faltschachtel nach

Fig. 22, jedoch zusätzlich mit einer vertikal verlaufenden Faltschachtelverschweißung; sowie

Fig. 24 in einer schematischen Darstellung eine Vorrich­ tung zum Formen, Befüllen und Verschließen einer Faltschachtel.

Die erfindungsgemäße Verpackung trägt siegelfähige Kunst­ stoffschichten 1a, 1b auf dem formstabilen Packmaterial 2a, 2b (Fig. 1). Die mit dem Packmaterial 2a, 2b gebildeten, zu verschweißenden Teile der Verpackung sind einseitig derart mit Kunststoffschichten 1a, 1b versehen, daß beim Aufbau der Verpackung die Kunststoffschichten 1a, 1b gegen­ einander liegen.

Die siegelfähige Kunststoffschicht 1a des einen Pack­ materials 2a ragt über den Rand 3a des Packmaterials 2a, auf dem sie aufgebracht ist, hinaus und kann zum Beispiel mittels Impulsschweißverfahren oder Laserschweißung ver­ schweißt werden. Dabei wird die Schweißenergie direkt in die Kunststoffschicht 1a eingebracht, so daß diese mit der Kunststoffschicht 1b verschweißt wird. Die beiden Kunst­ stoffschichten 1a, 1b bilden eine Kontaktfläche 4a, welche nur einseitig von Packmaterial 2b begrenzt ist. Die innere Oberfläche 5a der Verpackung wird vollständig von einer Kunststoffschicht 1a, 1b bedeckt. Die Verpackung kann eine Faltschachtel sein, wobei das Packmaterial aus Pappe und die Kunststoffschicht aus Polyethylen besteht.

Die Kunststoffschicht 1c, 1d kann auch die äußere Ober­ fläche der Verpackung vollständig umgeben (Fig. 2). Dabei wird eine Schweißnaht derart geformt, daß ein das Pack­ material 2d überlappender Folienbereich 6d auf der Kunst­ stoffschicht 1c eines anderen Packmaterials 2c aufge­ schweißt wird. Die äußere Kunststoffschicht 1c, 1d dient dabei als Abriebschutz für ein auf der äußeren Verpackungs­ oberfläche aufgedrucktes Druckbild 7.

Parallel zueinander verlaufende Packmaterialien 2e bis 2k können parallel zueinander versetzt (Fig. 3) oder mit Kante gegen Kante (Fig. 4 und Fig. 5) verbunden werden. Eine Kunststoffschicht 1e, 1g ragt dazu über den Rand 3e, 3g des Packmaterials 2e, 2g, auf dem sie aufgebracht ist. Oder beide Kunststoffschichten 1i, 1k ragen jeweils über den Rand 3i, 3k ihres Packmaterials 2i, 2k und bilden eine Kontaktfläche 4k, welche nicht von Packmaterial begrenzt ist (Fig. 5). Die verschweißte Flosse 8k kann umgelegt und auf die darunter liegende Folienschicht 8i aufgeschweißt werden.

Es genügt, wenn die Packmaterialien 2l, 2m lediglich im Bereich der Verschweißung mit einer Kunststoffschicht 1l, 1m versehen sind (Fig. 7).

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 8 sind die beiden Kunst­ stoffschichten 1n, 1p im Bereich ihrer Kontaktfläche 4n von einer Aluminiumschicht 9p begrenzt. Diese Schicht dient als Reflektor für die Wärmeenergie, die in die Kunststoff­ schicht 1n der Flosse 8n zum Beispiel mittels Laser einge­ strahlt oder mittels Impulsschweißverfahren oder herkömm­ licher Heißsiegelung eingeleitet wird. Die Wärmeenergie kann auch mittels Hochfrequenzeinstrahlung in die Alumi­ niumschicht 9p erfolgen. Selbstverständlich ist bei allen Schweißverfahren und allen Schweißnahtvarianten eine aus­ reichende Druckaufbringung auf die schmelzenden Kunststoff­ schichten.

Eine Aluminiumschicht 9g, 9r kann sich auch jeweils zwischen einer Kunststoffschicht 1g, 1r und einem Pack­ material 2g, 2r befinden (Fig. 9). In diesem Fall hat eine Energieeinbringung mittels Hochfrequenzstrahlung einen höheren Wirkungsgrad, als wenn lediglich eine Aluminium­ schicht vorgesehen wäre.

In Fig. 10 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem ebenfalls zwei Aluminiumschichten 9s, 9t die Kunst­ stoffschichten 1s, 1t der Packmaterialien 2s, 2t begrenzen.

Es genügt, im Bereich der Kontaktfläche 4v der beiden Kunststoffschichten 1u, 1v lediglich eine Aluminiumfolie 9v zwischen den beiden Kunststoffschichten 1u, 1v vorzusehen (Fig. 11). Die Aluminiumfolie 9v kann vor dem Beginn des Schweißvorganges bereits auf einer der beiden Kunststoff­ schichten aufgebracht sein.

Eine auf einem Packmaterial 2x aufgebrachte, einen Freiraum 10x überspannende und zu einem Packmaterial 2w reichende Kunststoffolie 1x erzeugt ein Sichtfenster 10y (Fig. 12).

In Fig. 13 ist der obere, zu verschweißende Teil einer gänzlich mit Kunststoff beschichteten Faltschachtel darge­ stellt. Die Kunststoffschichten 1 werden an ihren über­ lappenden, zu verschweißenden Bereichen 6 gegen eine darunterliegende Kunststoffschicht geschweißt.

Als Verpackungsvarianten kommen neben Faltschachteln auch Verpackungen, wie Schachteln mit aufgeschweißten Deckeln, oder offene Schachteln, insbesondere aus Pappe in Frage. Des weiteren bezieht sich die Erfindung auch auf Trays zur Aufnahme mehrerer Gegenstände.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Formen und Ver­ schließen einer Faltschachtel wird ein Faltschachtelzu­ schnitt 11 (Fig. 14), an dem entlang eines zu ver­ schweißenden streifen- oder linienförmigen Bereichs 12 jeweils eine thermoplastische Kunststoffschicht 13 ange­ bracht ist, derart verschlossen, daß diese Kunststoff­ schicht 13 mit einer weiteren thermoplastischen Kunststoff­ schicht 14 mittels infraroter Laserstrahlung 15 verschweißt wird. Die eigentliche Verschweißung der Bereiche 12 erfolgt durch unmittelbare Druckaufbringung auf die durch die Laserstrahlung 15 erwärmten Bereiche 12. Entlang des zu verschweißenden Bereichs 12 ragt eine Kunststoffschicht 13 über die andere Kunststoffschicht 14. Der überlappende Bereich 12 der Kunststoffschicht 13 wird somit auf die Kunststoffschicht 14 geschweißt. Während die Kunststoff­ schicht 13 auf dem in Fig. 14 links dargestelltem Teil des Faltschachtelzuschnittes 11 aufgebracht ist, stellt die Kunststoffschicht 14 die Beschichtung des in Fig. 14 rechts dargestellten Teils des Faltschachtelzuschnittes 11 dar. Durch die Verschweißung dieser beiden Teile des Falt­ schachtelzuschnittes 11 wird die zu dieser Geometrie füh­ rende Faltung des Faltschachtelzuschnittes fixiert. Nach einem weiteren Faltungsvorgang erfolgt dann ein weiterer Schweißvorgang und so weiter. Zuletzt ist die Faltschachtel gänzlich gefaltet und hermetisch verschweißt.

Die Laserstrahlung 15 wird in einem spitzen Winkel in die Kunststoffschichten 13, 14 eingestrahlt (Fig. 15). Dadurch wird die Weglänge der Laserstrahlung 15 in den Kunststoff­ schichten 13, 14 erhöht. Je länger die Weglänge im ab­ sorbierenden Kunststoff ist, umso höher ist dort die Ab­ sorption des infraroten Strahlung und umso höher ist dort die Temperatur. Laserstrahlung 15, die nicht im Kunststoff absorbiert wird, wird im Pappematerial des Faltschachtelzu­ schnittes 11 absorbiert beziehungsweise von diesem reflek­ tiert, um dann erneut die Kunststoffschichten zu durch­ strahlen.

Die Laserstrahlung 15 kann ortsfest eingestrahlt werden bei bewegtem Faltschachtelzuschnitt 11 (Fig. 16), kann mit bewegtem Laserstrahl 15 auf einem feststehendem Faltschach­ telzuschnitt 11 erfolgen (Fig. 17), oder mit bewegtem Laserstrahl auf einem bewegten Faltschachtelzuschnitt. In jedem Fall erfolgt die Verschweißung diskontinuierlich, das heißt kontinuierlich an jeweils einem zu verschweißenden Bereich.

In Fig. 16 wird der Faltschachtelzuschnitt 11 kontinuier­ lich mittels einer Transporteinrichtung 16 weiter transpor­ tiert, während die Laserstrahlung 15 ortsfest eingestrahlt wird. Die Transporteinrichtung 16 ist gleichzeitig eine Einrichtung 17 zur Druckaufbringung der Kraft einer Druck­ feder 17a. Sie besteht aus einem über einen Antrieb (nicht dargestellt) angetriebenen Verschließrad 18, welches den Faltschachtelzuschnitt 11 gegen ein nicht angetriebenes mitlaufendes Rad 19 drückt. Unterhalb der Begrenzungsfläche 20, die der Einstrahlfläche 21 der Kunststoffschicht 14 gegenüberliegt, wird die Laserstrahlung an einem Reflektor 22, zum Beispiel einer Aluminiumschicht 23 reflektiert. Der reflektierte Strahlungsanteil durchdringt nochmals die Kunststoffschichten 13, 14. Besonders bei relativ dünnen Kunststoffschichten 13, 14 mit geringem Absorptionskoeffi­ zienten kann es vorkommen, daß ein nicht unwesentlicher Strahlanteil 15a wieder aus der oberen Kunststoffschicht 13 austritt. Dieser Strahlanteil 15a kann am Verschließrad 18 reflektiert und wieder in die Kunststoffschichten 13, 14 eingestrahlt werden, wenn das Verschließrad 18 eine ver­ spiegelte Rollfläche 24 hat.

Die Laserstrahlung 15 kann vor Erreichen der Kunststoff­ schichten mittels teilweise durchlässiger Spiegel 25a, 25b, 25c in einzelne Strahlanteile 15b, 15c, 15d, 15e auf­ gespalten werden (Fig. 17). Dabei bestimmt der Durch­ lässigkeitsgrad des Spiegels 25a, 25b, 25c die Intensitäts­ verteilung bezüglich der Strahlanteile 15b, 15c, 15d, 15e. Ein Strahlanteil kann mittels eines weiteren teilweise durchlässigen Spiegels zudem in weitere Strahlanteile auf­ gespalten werden. Mit den Strahlanteilen können zeitgleich mehrere Kunststoffschichten, auch unterschiedlicher Falt­ schachteln verschweißt werden, ohne ein zweites Lasergerät (Laserquelle) zu benötigen.

Prinzipiell wird eine bestimmte Einstrahlrichtung leicht realisiert, wenn die Laserstrahlung 15 mittels eines Spiegels 26 in die Kunststoffschichten 13, 14 reflektiert wird (Fig. 18). Durch Drehung des Spiegels 26 mittels eines Antriebs (nicht dargestellt) wird die reflektierte Laserstrahlung 15 entlang eines streifenförmigen Bereichs 27 über die Kunststoffschichten 13, 14 geführt. Dieser streifenförmige Bereich 27 wird mit abnehmender Streifen­ breite linienförmiger, die Länge des Bereiches 27 wird durch die Anfangs- und die Endposition des Spiegels 26 (durchgezogene beziehungsweise gestrichelte Linie) be­ stimmt. Nach der Verschweißung eines Bereichs 27 ist es sinnvoll, den Spiegel 26 wieder in seine Ausgangsposition zurückzustellen. Statt einer Drehung kann auch eine Ver­ schiebung des Spiegels oder eine Kombination dieser beiden Bewegungen erfolgen. Wird der Faltschachtelzuschnitt auf einer Transporteinrichtung weitertransportiert und soll ein parallel zur Transporteinrichtung orientierter Bereich verschweißt werden, dann kann der Spiegel arretiert werden, sofern die Transporteinrichtung mit der gleichen Geschwin­ digkeit wie die Schweißgeschwindigkeit bewegt wird. Andern­ falls muß zum Beispiel durch die Winkelgeschwindigkeit des Spiegels die Transportgeschwindigkeit mit der Schweißge­ schwindigkeit korreliert werden. Dies gilt insbesondere für senkrecht zur Transporteinrichtung ausgerichtete Bereiche. Nach der Verschweißung der aufgrund der Lage der Falt­ schachtelzuschnittes und seines Faltungszustandes von der Laserstrahlung und der Einrichtung zur Druckaufbringung erreichbaren zu verschweißenden Bereiche, erfolgt entweder eine Drehung des Faltschachtelzuschnittes oder eine Kippung oder beides, um einen weiteren Bereich zu verschweißen, oder es erfolgt eine weiterer Faltungsvorgang. Faltungsvor­ gänge können analog zur Faltung in konventionellen Ver­ packungsmaschinen erfolgen.

Die Laserstrahlung 15 kann direkt auf die Kontaktfläche 28 der getrennten Kunststoffschichten 13, 14 gestrahlt werden (Fig. 19). Mit dieser Strahlführung können besonders schnelle Verschweißungen erfolgen.

Die Laserstrahlung 15 kann mittels einer Sammellinse 34 weiter fokussiert werden. Die Einbringung der Sammellinse 34 in die Laserstrahlung 15 erfolgt mittels eines Antriebs 33. Mit diesem kann auch die Sammellinse 34 parallel zur Laserstrahlung 15 verschoben werden, so daß der Focus ver­ schoben wird. Es ist eine Verbreiterung der Laserstrahlung 15 möglich, wenn die Sammellinse von der Schweißnaht weg, parallel zur Laserstrahlung 15 verschoben ist. Mittels einer beweglichen Blende 36, die durch einen An­ trieb 35 angetrieben wird, kann die Laserstrahlung 15 kurz­ fristig aus- und eingeblendet werden. Für eine längere Ausblendung ist ein wärmeabführendes Mittel an der Blende, zum Beispiel eine Kühlung mittels Kühlwasser oder Kühl­ rippen notwendig.

Das Verschließrad 18 kann den Faltschachtelzuschnitt 11 gegen einen jenseits des zu verschweißenden Bereichs 12 positionierten Balken 29 drücken (Fig. 20). Anstatt eines Balkens kann auch eine Transporteinrichtung, zum Beispiel ein stabiles Transportband eingesetzt werden.

Es ist auch die Anbringung einer thermoplastischen Kunst­ stoffschicht 13 auf einem Faltschachtelzuschnitt 11 mittels Laserstrahlung in einem Verfahrensschritt möglich (Fig. 21). Dazu wird eine Kunststoffschicht 13 auf einen zu ver­ schweißenden Bereich 12 gelegt. In Fig. 21 ist dies der Rand eines Faltschachtelbodens. Die überlappende Kunst­ stoffschicht 13 wird sodann gegen den Rand 30 des Falt­ schachtelzuschnittes 11 gegen eine dort angebrachte weitere Kunststoffschicht 14 geschweißt (Fig. 22, Fig. 23). Analog dazu kann eine Faltschachtelkante 31 dort, wo Falt­ schachtelbereiche aufeinandertreffen, durch das Auf­ schweißen einer weiteren Kunststoffschicht 32 auf dort vorhandene, den Schlitz begrenzende Kunststoffschichten verschlossen werden.

Eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vor­ richtung ist in Fig. 24 dargestellt.

An der Vorrichtung sind Einrichtungen 38 zur Verschweißung von Faltschachtelzuschnitten 11 vorgesehen. Mittels einer Transporteinrichtung 16 werden die Faltschachtelzuschnitte 11 transportiert, mittels einer Befülleinrichtung 37 werden die bereits teilweise verschweißten Faltschachtelzuschnitte 11 befüllt.

Ein mit siegelfähigen Kunststoffschichten beschichteter Faltschachtelzuschnitt 11 (oben in Fig. 24) wird auf einer als Transportband 39 ausgestalteter Transporteinrichtung 16 transportiert. Dabei werden seine Längslaschen 40 und eine seiner Querlaschen 41 umgeknickt. Die dadurch entstandene Faltschachtelbodenfläche 42 wird mittels einer Laserstrah­ lung 15 verschweißt. Die Verschweißung erfolgt dabei prin­ zipiell analog Fig. 20. Die Laserstrahlung 15 der Laser­ schweißeinrichtung 43 wird mit drei teilweise durchlässigen und teilweise reflektierenden Spiegeln 26 in drei Strahl­ anteile 15f, 15g, 15h aufgespalten. Der Strahlanteil 15f wird dazu verwendet, eine parallel zur Transporteinrichtung ausgerichtete Kunststoffnaht zu verschweißen, die Strahl­ anteile 15g, 15h dagegen, in rechtem Winkel dazu verlau­ fende Kunststoffnähte zu verschweißen. Direkt nach der Lasereinstrahlung werden die erwärmten Kunststoffschichten mit einer Einrichtung zur Druckaufbringung (nicht darge­ stellt) verschlossen.

Mittels einer (ebenfalls nicht dargestellten) Einrichtung zum Drehen der Faltschachtelzuschnitte werden diese in die Position gedreht beziehungsweise gestellt, in der sie auf der bereits verschweißten Faltschachtelbodenfläche 42 stehen. Zudem werden sie alternierend auf drei parallel zueinander orientierte und mit gleicher Geschwindigkeit bewegte Transportbänder 39 geschoben. Während ihres Trans­ ports werden sie dort von drei jeweils mit einem Transport­ band 39 mitlaufenden Befülleinrichtungen 37 befüllt. Jede Befülleinrichtung 37 ist im wesentlichen eine in einem Kreislauf umlaufende Anordnung von Bechern 44 mit einer verschließbaren Bodenfläche. Die Anordnung der Becher 44 läuft entlang der Wegstrecke s mit der gleichen Geschwin­ digkeit wie das jeweilige Transportband 39 parallel zum Transportband 39. Entlang dieser Wegstrecke s wird die Bodenfläche 45 der Becher 44 geöffnet und Produkt fällt in die sich darunter befindlichen Faltschachtelzuschnitte dl. Das die Becher 44 füllende Produkt stammt aus einer Teil­ mengenwaage 46.

Entlang der weiteren Transportstrecke münden die drei parallel zueinander orientierten Transportbänder 39 in ein einziges Transportband 39. Dort werden die kopfseitigen Laschen des Faltschachtelzuschnittes 11 umgelegt, der Falt­ schachtelzuschnitt 11 wird gedreht, und die Kunststoffbe­ reiche der kopfseitigen Laschen werden analog zu den boden­ seitigen Laschen zur fertigen Faltschachtel 47 verschweißt. Auch besteht die Möglichkeit, daß das Verschweißen vor dem Drehen der befüllten Kartons realisiert wird.

Die Anzahl der Transporteinrichtungen (16) hängt von der Taktzahl der Kartons pro Minute ab und beschränkt sich nicht auf drei, wie in Fig. 24 dargestellt, sie kann eins, zwei-und mehr als drei betragen.

Eine schnelle Formatumstellung ist gewährleistet, da die Laserstrahleinrichtung für verschiedene Formal programmiert ist.

Bezugszeichenliste

1 Kunststoffschicht
2 Packmaterial
3 Rand des Packmaterials
4 Kontaktfläche
5 innere Oberfläche der Verpackung
6 überlappender, zu verschweißender Bereich der Kunststoffolie
7 Druckbild des Packmaterials
8 Flosse
9 Aluminiumschicht
10 Freiraum
10y Sichtfenster
11 Faltschachtelzuschnitt
12 Bereich
13, 14 Kunststoffschicht
15 Laserstrahlung
15a, 15b, 15c, 15d, 15e, 15f, 15g, 15h Strahlanteil
16 Transporteinrichtung
17 Einrichtung zur Druckaufbringung
17a Druckfeder
18 Verschließrad
19 mitlaufendes Rad
20 Begrenzungsfläche
21 Einstrahlfläche
22 Reflektor
23 Aluminiumschicht
24 verspiegelte Rollfläche
25a, 25b, 25c teilweise durchlässiger Spiegel
26 Spiegel
27 streifenförmiger Bereich
28 Kontaktfläche
29 Balken
30 Rand
31 Faltschachtelkante
32 Kunststoffschicht
33 Antrieb
34 Sammellinse
35 Antrieb
36 Blende
37 Befülleinrichtung
38 Einrichtung zur Verschweißung
39 Transportband
40 Längslasche
41 Querlasche
42 Faltschachtelbodenfläche
43 Laserschweißeinrichtung
44 Becher
45 Bodenfläche
46 Teilmengenwaage
47 Faltschachtel

Claims (72)

1. Hermetisch verschließbare, formstabile Verpackung aus einem einzigen Verpackungszuschnitt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein formstabiles Packmaterial (2a) eine siegelfähige Kunststoffschicht (1a) trägt, welche eine Kontaktfläche (4a) mit einer weiteren Kunststoffschicht (1b) bildet, wobei die weitere Kunststoffschicht (1b) ebenfalls eine siegelfähige Kunststoffschicht auf dem formstabilen Packmaterial (2b) ist, und eine siegel­ fähige Kunststoffschicht (1a) über den Rand (3a) des Packmaterials (2a) ragt, auf dem sie aufgebracht ist.

2. Verpackung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen (4k) der beiden siegelfähigen Kunst­ stoffschichten (1i, 1k) über den Rand (3i, 3k) des Packmaterials (2i, 2k) ragen, auf dem sie jeweils auf­ gebracht sind.

3. Verpackung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kunststoffschichten (1a, 1b) eine Kontakt­ fläche (4a) bilden, welche nur einseitig von Packmate­ rial (2b) begrenzt ist.

4. Verpackung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kunststoffschichten (1i, 1k) eine Kontakt­ fläche (4k) bilden, welche nicht von Packmaterial be­ grenzt ist.

5. Verpackung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kunststoffschichten (1n, 1p) im Bereich ihrer Kontaktfläche (4n) von einer Aluminiumschicht (9p) begrenzt werden.

6. Verpackung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kunststoffschichten (1s, 1t) eine Kontakt­ fläche (4s) bilden, welche beidseitig von jeweils einer Aluminiumschicht (9s, 9t) begrenzt ist.

7. Verpackung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Kontaktfläche (4v) der beiden Kunst­ stoffschichten (1u, 1v) zwischen den Kunststoffschich­ ten (1u, 1v) eine Aluminiumfolie (9v) vorgesehen ist.

8. Verpackung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Packmaterial (2c, 2d) bedruckt ist, und das Druck­ bild (7c, 7d) von einer Kunststoffschicht (1c, 1d) be­ deckt ist.

9. Verpackung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Oberfläche (5a, 5b) des Packmaterials (2a, 2b) vollständig von einer Kunststoffschicht (1a, 1b) bedeckt ist.

10. Verpackung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Packmaterial Pappe ist.

11. Verpackung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kunststoffschichten aus Polyethylen beste­ hen.

12. Verpackung nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Packmaterial (2w, 2x) ein Sicht­ fenster (10x) mit einer Kunststoffolie (1x) vorgesehen ist.

13. Verpackung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das mittels Kunststoffolie beschichtete Packmate­ rial zu mindestens 90 Gewichtsprozenten aus Pappe be­ steht.

14. Verpackung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verpackung eine Faltschachtel ist.

15. Verfahren zum Formen und Verschließen einer Faltschach­ tel aus einem Faltschachtelzuschnitt, wobei am Falt­ schachtelzuschnitt entlang der zu verschließenden streifen- oder linienförmigen Bereiche jeweils eine thermoplastische Kunststoffschicht angebracht ist, wel­ che zum Verschluß mit einer thermoplastischen Kunst­ stoffschicht am zu verschließenden Bereich vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß nach oder während eines Faltungsvorganges die Verschweißung durch diskon­ tinuierliche Einstrahlung von infraroter Laserstrahlung (15) in die zu verschweißenden Bereiche (12) und eine unmittelbare Druckaufbringung auf diese Bereiche (12) erfolgt.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß entlang eines zu verschließenden Bereichs (12) eine Kunststoffschicht (13) über den Rand des Faltschachtel­ zuschnitts (11) ragt und der überlappende Bereich mit­ tels diesen durchdringende Laserstrahlung (15) gegen eine weitere Kunststoffschicht (14) geschweißt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserstrahlung (15) direkt auf die Kontaktfläche (28) der getrennten Kunststoffschichten (13, 14) und von dort weiter in die Kunststoffschichten (13, 14) hinein gestrahlt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserstrahlung (15) vor Erreichen der Kunststoff­ schichten (13, 14) mittels mindestens eines teilweise durchlässigen Spiegels (25a, 25b, 25c) in einzelne Strahlanteile (15b, 15c, 15d, 15e) aufgespalten wird.

19. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserstrahlung (15) mittels eines Spiegels (26) in die Kunststoffschichten (13, 14) reflektiert wird.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel (26) während eines Schweißvorganges derart um einen Winkel gedreht wird, daß die Laserstrahlung (15) entlang des zu verschließenden linien- oder strei­ fenförmigen Bereichs (27) des Faltschachtelzuschnittes (11) geführt wird.

21. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserstrahlung (15) in einem spitzen Winkel in die Kunststoffschichten (13, 14) eingestrahlt wird.

22. Verfahren nach Anspruch 15 oder Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserstrahlung (15) an der der Einstrahlfläche (21) gegenüberliegenden Begrenzungs­ fläche (20) einer Kunststoffschicht (14) an einem Reflektor (22) reflektiert wird.

23. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Faltschachtelzuschnitt nach der Verschweißung eines Bereiches gedreht wird.

24. Verfahren nach Anspruch 15 oder Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Faltschachtelzuschnitt nach der Verschweißung eines Bereiches gekippt wird.

25. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 23 und 24, sowie nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Verschweißung eines Bereiches der Spiegel in eine Ausgangsposition zurückgestellt wird.

26. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Faltschachtelzuschnitt kontinuierlich mittels einer Transporteinrichtung weiter transportiert wird.

27. Verfahren nach Anspruch 20 und Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel zusätzlich mit einer Winkelgeschwindigkeit gedreht wird, welche mit der Ge­ schwindigkeit der Transporteinrichtung korreliert ist.

28. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckaufbringung durch eine Einrichtung zur Druckaufbringung (17) mittels eines über den zu ver­ schließenden Bereich (12) rollenden Verschließrades (18) erfolgt.

29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschließrad (18) den Faltschachtelzuschnitt (11) gegen ein jenseits des zu verschweißenden Be­ reichs (12) des Faltschachtelzuschnitts (11) posi­ tioniertes, mitlaufendes Rad (19) drückt.

30. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschließrad (18) den Faltschachtelzuschnitt (11) gegen einen jenseits des zu verschweißenden Be­ reichs (12) des Faltschachtelzuschnitts (11) positio­ nierten Balken (29) drückt.

31. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Anbringung thermoplastischer Kunststoffschich­ ten (13) auf dem Faltschachtelzuschnitt (11) in einem vorherigen Verfahrensschritt erfolgte.

32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Anbringung mittels Laserschweißung erfolgte.

33. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Strahlanteilen zeitgleich Kunststoff­ schichten mehrerer Faltschachteln verschweißt werden.

34. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschließrad (18) eine verspiegelte Rollfläche (24) hat, welche die Laserstrahlung (15a) reflektiert.

35. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserstrahlung innerhalb eines innen verspie­ gelten, flexiblen Hohlleiters geleitet wird.

36. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserstrahlung (15) ortsfest eingestrahlt wird und während des Schweißvorganges der Faltschachtelzu­ schnitt (11) auf einer Transporteinrichtung (16) be­ wegt wird.

37. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß der Faltschachtelzuschnitt auf der Transportein­ richtung gedreht wird.

38. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserstrahlung (15) mittels einer Sammellinse (34) fokussiert wird.

39. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserstrahlung mittels einer Streuungslinse verbreitert wird.

40. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserstrahlung (15) mittels einer beweglichen Blende (36) ausgeblendet oder eingeblendet wird.

41. Vorrichtung zum Formen, Füllen und Verschließen von Faltschachteln mit mindestens einer Einrichtung zum Zuführen und zum Formen von Faltschachtelzuschnitten, mindestens einer Befülleinrichtung, mindestens einer Transporteinrichtung für die Faltschachtelzuschnitte und mindestens einer Einrichtung zum Drehen der Falt­ schachtelzuschnitte, dadurch gekennzeichnet, daß an der Vorrichtung mindestens eine Einrichtung (38) zur Verschweißung von Kunststoffschichten (13, 14) der Faltschachtelzuschnitte (11) vorgesehen ist.

42. Vorrichtung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (38) zur Verschweißung eine Laser­ schweißeinrichtung (43) ist.

43. Vorrichtung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Verschweißung eine Heißsiegel­ einrichtung ist.

44. Vorrichtung nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß die Siegelfläche der Heißsiegeleinrichtung mit ei­ ner antiadhäsiven Schicht versehen ist.

45. Vorrichtung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Verschweißung eine Wärmeim­ pulseinrichtung ist.

46. Vorrichtung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Verschweißung eine induktive Hochfrequenzeinrichtung ist.

47. Vorrichtung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserstrahlung (15) an einem Spiegel (26) um­ gelenkt wird.

48. Vorrichtung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserstrahlung (15) mittels mindestens eines teilweise durchlässigen und teilweise reflektierenden Spiegels (25a, 25b, 25c) in einzelne Strahlanteile (15b, 15c, 15d, 15e) aufgespalten wird.

49. Vorrichtung nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel (26) drehbar ist.

50. Vorrichtung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß der Einstrahlwinkel der Laserstrahlung (15) auf den Faltschachtelzuschnitt (11) ein spitzer Winkel ist.

51. Vorrichtung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserstrahlung (15) durch die zu verschweißen­ den Kunststoffschichten (13, 14) auf einen hinter den Kunststoffschichten (13, 14) angeordneten Reflektor (22) fällt.

52. Vorrichtung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserstrahlung (15) auf die Kontaktflächen (28) der zu verschweißenden Kunststoffschichten (13, 14) ausgerichtet ist.

53. Vorrichtung nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stelleinrichtung vorgesehen ist zur Drehung und zum Rückstellen des Spiegels.

54. Vorrichtung nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtung mit einem Signal der Trans­ porteinrichtung (16), deren Geschwindigkeit anzeigend, versorgt wird.

55. Vorrichtung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß eine drehbare Einrichtung zur Druckaufbringung (17) auf die zu verschweißenden Faltschachtelzu­ schnitte (11) vorgesehen ist.

56. Vorrichtung nach Anspruch 55, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Druckaufbringung (17) ein Ver­ schließrad (18) enthält.

57. Vorrichtung nach Anspruch 56, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschließrad (18) synchron zur Transportein­ richtung (16) angetrieben ist.

58. Vorrichtung nach Anspruch 56, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschließrad (18) mit einer Druckfeder (17a) verbunden ist, und diese Druckfeder (17a) seitlich von der Transporteinrichtung (16) weg stauchbar ist.

59. Vorrichtung nach Anspruch 55, Anspruch 56 oder An­ spruch 57, dadurch gekennzeichnet, daß jenseits des zu verschweißenden Bereichs (12) des Faltschachtelzu­ schnitts (11) ein Rad (19) vorgesehen ist, das dem Verschließrad (18) gegenüber liegt.

60. Vorrichtung nach Anspruch 59, dadurch gekennzeichnet, daß das Rad (19) synchron zum Verschließrad (18) ange­ trieben ist.

61. Vorrichtung nach Anspruch 56, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschließrad (18) auf seiner Rollfläche (24) verspiegelt ist.

62. Vorrichtung nach Anspruch 59, dadurch gekennzeichnet, daß das Rad (19) verspiegelt ist.

63. Vorrichtung nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Strahlanteile (15g, 15h) auf unterschied­ liche Stellen eines Faltschachtelzuschnittes (11) ge­ richtet sind.

64. Vorrichtung nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Strahlanteile (15f, 15g) auf unterschied­ liche Faltschachtelzuschnitte (11) gerichtet sind.

65. Vorrichtung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserstrahlung in einem innen verspiegelten, flexiblen Hohlleiter geleitet ist.

66. Vorrichtung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang eine verschiebbare Sammellinse (34) vorgesehen ist.

67. Vorrichtung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang eine verschiebbare Streuungslinse vorgesehen ist.

68. Vorrichtung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang eine bewegliche Blende (36) vorge­ sehen ist.

69. Vorrichtung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß als Transporteinrichtung (16) parallel zueinander orientierte, mit gleicher Geschwindigkeit bewegte Transportbänder (39) vorgesehen sind.

70. Vorrichtung nach Anspruch 41 oder Anspruch 69, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine gleich schnell mit der Transporteinrichtung (16) mitlaufende Befüllein­ richtung (37) vorgesehen ist.

71. Vorrichtung nach Anspruch 70, dadurch gekennzeichnet, daß die Befülleinrichtung (37) eine in-einem Kreislauf umlaufende Anordnung von Bechern (44) mit verschließ­ baren Bodenflächen ist.

72. Vorrichtung nach Anspruch 70 oder Anspruch 71, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Befülleinrichtung (37) unter dem Massenauslaß einer Teilmengenwaage (46) be­ findet.