DE60003622T2

DE60003622T2 - Verbundbehälter und Verfahren zum Heissversiegeln von Verbundbehältern

Info

Publication number: DE60003622T2
Application number: DE60003622T
Authority: DE
Inventors: Krishnaraju Florence Varadarajan
Original assignee: Sonoco Development Inc
Current assignee: Sonoco Development Inc
Priority date: 1999-11-08
Filing date: 2000-10-30
Publication date: 2004-04-15
Anticipated expiration: 2020-10-31
Also published as: EP1104744A3; EP1104744B1; EP1104744A2; CA2324754A1; DE60003622D1; CA2324754C; US6544613B1; MXPA00010932A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Nahrungsmittelbehälter und Verfahren und Vorrichtungen zum Herstellen von Nahrungsmittelbehältern und bezieht sich insbesondere auf Verfahren zum Versiegeln solcher Behälter.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Nahrungsmittel- und Getränkeprodukte und andere verderbliche Gegenstände werden häufig in rohrförmige Behälter verpackt, die an beiden Enden abgedichtet bzw. versiegelt sind. Diese rohrförmigen Behälter weisen üblicherweise wenigstens eine strukturelle bzw. tragende Körperlage auf und werden durch Wickeln eines fortlaufenden Streifens eines Körperlagenmaterials um einen Dorn mit einer gewünschten bzw. vorgegebenen Form gebildet, um eine rohrförmige Struktur zu schaffen. Der Körperlagenstreifen kann spiralförmig um den Dorn herumgewickelt werden oder an einer Anzahl an Formelementen vorbeigeführt werden, um in eine übereinander gewickelte bzw. übereinander gerollte Form um den Dorn gewickelt zu werden. Am unteren Ende des Dorns wird das Rohr in endliche bzw. einzelne Längen geschnitten bzw. aufgeteilt und dann mit Endverschlüssen versehen, um den Behälter zu formen.
Rohrförmige Behälter dieser Art weisen üblicherweise eine Decklage auf der Innenfläche der Körperlage aus Pappe auf. Die Decklage verhindert das Austreten von Flüssigkeiten, wie z. B. Saft, aus dem Behälter und hindert ebenso Flüssigkeiten am Eintreten in den Behälter und eine eventuelle Kontamination bzw. Verunreinigung des darin befindlichen Nahrungsmittels. Vorzugsweise ist die Decklage ebenso resistent gegenüber einer Durchlässigkeit von Gasen, wie zum Beispiel Sauerstoff und Stickstoff, um Gerüche des Nahrungsmittelproduktes in dem Behälter an einem Austreten zu hindern und um einen Eintritt von atmosphärischer Luft in den Behälter und ein Verderben des Nahrungsmittelproduktes zu verhindern. Deswegen weist die Decklage Sperreigenschaften auf und die Körperlage sorgt für strukturelle bzw. tragende Eigenschaften.
Zusätzlich weisen gegenwärtige kommerzielle Behälter häufig membran-ähnliche Deckel oder Endverschlüsse auf, die mit einem gebördelten oder wulstförmigen Rand der Wand des Verbundbehälters heißversiegelt sind, um ein abschälbares Siegel zu formen. Der Rand wird gebildet, indem das Ende des Behälters nach außen gedreht wird, um die innere Schicht des Decklagenmaterials auf einer nach außen gekrümmten Fläche zu positionieren bzw. anzuordnen. Der membranähnliche Deckel wird an die Decklage des Deckels mittels einer heißsiegelfähigen Zusammensetzung gesiegelt, die an dem membranähnlichen Deckel oder der Decklage oder an beiden angeordnet ist. Ein Beispiel eines Behälters dieser Art ist in der EP 0 952 087 A2 beschrieben.
Während der Fertigung eines versiegelten Behälters des oben beschriebenen Typs wird ein klebriges Parafin-Wachs in üblicher Weise auf den Behälterrand aufgebracht, um den Deckel vor dem Heißsiegeln in seiner Lage zu halten. Das Wachs beeinträchtigt die Siegelfähigkeit des Siegels, das zwischen dem Membrandeckel und dem Behälter erzeugt ist. Die verringerte Siegelfestigkeit kann zu einer schwachen Hochtemperatur- und einer schwachen Höhen-Gebrauchstauglichkeit und einer größeren Wahrscheinlichkeit eines Siegeldefekts führen. Vakuum-basierte Systeme, die ein Vakuum in den Behälter saugen, um den Deckel vor dem Heißsiegeln in seiner Lage zu halten, wurden als eine Alternative zur Anwendung von Wachs verwendet. Solche Systeme erhöhen jedoch die Kosten der Ausrüstung und die Komplexität des Prozesses.
Die EP 0 444 865 A2 beschreibt verschiedene Arten von Siegel-bzw. Dichtungsmitteln zum Anhaften von Deckeln an Behälter. Das Dichtungsmittel weist eine höhere Kohäsionsfestigkeit als die Abschälfestigkeit seines Siegels an dem Behälter auf. Dieses Dokument bezieht sich jedoch nicht auf das Problem, wie der Deckel vor dem Bilden des Heißsiegels in seiner Lage gehalten werden kann. Als Ergebnis verbleibt im Stand der Technik ein Bedürfnis für ein Verfahren, mit dem der Deckel vor dem Heißsiegeln ohne spezielle Ausrüstung oder nachteilige Beeinflussung der Festigkeit des Heißsiegels in seiner Lage gehalten werden kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung eliminiert die Verwendung von konventionellen Wachs- und Vakuum-Maschinen und stellt vorteilhafterweise eine klebrige Zusammensetzung bereit, die mit der heißsiegelfähigen Zusammensetzung, die zum Bilden eines Heißsiegels zwischen der Decklage des Behälters und dem Deckel verwendet wird, kompatibel ist. Die klebrige Zusammensetzung der folgenden Erfindung beeinflusst die Siegelfestigkeit des Heißsiegels nicht und erlaubt die Bildung eines Schmelzsiegels zwischen dem Deckel und dem Behälter. Die entsprechende klebrige Zusammensetzung wird, basierend auf der Art des Materials, das zur Bildung des Heißsiegels verwendet wird, ausgewählt.
Die vorliegende Erfindung sorgt für einen versiegelten Verbundbehälter, der ein rohrförmiges Körperteil mit zumindest einer Körperlage aus Pappe und einer Decklage ausweist, die an der Innenfläche des rohrförmigen Körperteils anhaftet. Die Decklage weist eine Sperrschicht auf. Zumindest ein Ende der Körperlage und der Decklage sind nach außen gerollt, um einen Rand zu bilden und die Decklage freizulegen. Ein Deckel ist an dem Rand positioniert, wobei der Deckel eine Sperrschicht aufweist. Eine klebrige Zusammensetzung ist sowohl mit dem Rand als auch mit dem Deckel in Kontakt und ist funktionsfähig zwischen diesen positioniert bzw. angeordnet. Die klebrige Zusammensetzung hat eine ausreichende Klebrigkeit, um den Deckel zeitweilig in seiner Lage zu halten, der auf dem Rand vor dem Heißsiegeln aufliegt. Zumindest der Deckel oder die Decklage weisen weiterhin eine Siegelschicht mit einer heiß siegelfähigen Zusammensetzung auf. Die klebrige Zusammensetzung und die heißsiegelfähige Zusammensetzung bilden ein Heißsiegel zwischen dem Deckel und der Decklage. Die klebrige Zusammensetzung ist derart chemisch mit der heißsiegelfähigen Zusammensetzung kompatibel, dass die zwei Zusammensetzungen zusammen schmelzversiegelt werden bzw. sind.
In einer Ausführungsform weisen die klebrige Zusammensetzung und die heißsiegelfähige Zusammensetzung beide ein Polymer-Material mit einem unpolaren Polymer-Rückgrat auf, wobei zumindest eine polare funktionelle Gruppe daran angeschlossen ist. Zum Beispiel kann die polare funktionelle Gruppe Karbonsäure und das Polymer-Rückgrat Polyethylen aufweisen. Vorzugsweise weist die klebrige Zusammensetzung einen Schmelzindex von ungefähr 20g./10min. bis ungefähr 2000g./10min. auf. Vorteilhafterweise wird die klebrige Zusammensetzung aus der Gruppe ausgewählt, die aus Ethylen/Acrylsäure-Wachsen, Ethylen/Acrylsäure-Copolymeren, Ethylen/Methacrylsäure-Copolymeren, Polyvinyl-Alkohol und Mischungen davon besteht. Vorzugsweise ist die Siegelschicht aus der Gruppe gewählt, die aus Polyethylen hoher Dichte, Polyethylen geringer Dichte, Ethylenvinylacetat, Ethylenmethylacrylat, Metallozen-katalysierten Polyolefinen und Mischungen davon besteht.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zum Herstellen eines versiegelten Behälters bereit. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen eines rohrförmigen Teiles mit wenigstens einer Körperlage aus Pappe und einer Decklage, die an der Innenfläche der Körperlage anhaftet. Zumindest ein Ende des rohrförmigen Teiles ist nach außen gerollt, um einen Rand zu bilden. Ein Deckel wird bereit gestellt, um das Ende des rohrförmigen Teiles zu verschließen, wobei der Deckel eine Sperrschicht aufweist. Zusätzlich weist zumindest der Deckel oder die Decklage weiter eine Siegelschicht mit einer heißsiegelfähigen Zusammensetzung auf, wobei die Siegelschicht in Wirkverbindung angeordnet ist, um ein Heißsiegel zwischen dem Deckel und der Decklage zu bilden. Eine klebrige Zusammensetzung wird auf den Rand aufgebracht und der Rand und der Deckel werden derart in Kontakt gebracht, dass die klebrige Zusammensetzung zwischen diesen angeordnet ist. Auf diese Weise befestigt die klebrige Zusammensetzung den Deckel zeitweilig an dem Rand. Die Siegelschicht wird unter Bedingungen erhitzt, die ausreichend sind, um die heißsiegelfähige Zusammensetzung der Siegelschicht fließfähig zu machen. Der Rand und der Deckel werden zusammengepresst, um dazwischen ein Heißsiegel auszubilden, wobei das Heißsiegel die klebrige Zusammensetzung und die heißsiegelfähige Zusammensetzung aufweist. Da die klebrige Zusammensetzung chemisch kompatibel mit der heißsiegelfähigen Zusammensetzung ist, werden die zwei Zusammensetzungen schmelzversiegelt, um dadurch den Deckel mit der Decklage hermetisch zu versiegeln.
Die klebrige Zusammensetzung kann aufgebracht werden durch Beschichten wenigstens eines Abschnittes der Außenfläche eines Applikators mit der klebrigen Zusammensetzung und durch Kontaktieren des beschichteten Abschnittes des Applikators mit dem Rand des Behälters derart, dass ein Maß bzw. eine Menge der klebrigen Zusammensetzung auf den Rand aufgebracht wird. Der Applikator ist vorzugsweise aus der Gruppe gewählt, die Bürsten bzw. Pinsel, Rollen bzw. Walzen und Schwämme aufweist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Einige der Vorteile der vorliegenden Erfindung wurden zum Ausdruck gebracht, andere werden im Verlaufe der Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen, welche nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind, deutlich werden. Es zeigen:
1 eine fragmentarische Perspektivansicht eines Behälters der vorliegenden Erfindung, wobei der Öffnungsmechanismus dargestellt ist;
2 eine fragmentarische und vergrößerte Ansicht des versiegelten Endes des rohrförmigen Behälters einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform einer Vorrichtung zum Herstellen eines rohrförmigen Behälters gemäß der vorliegenden Erfindung; und
4 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Versiegeln eines Deckels mit dem Rand eines Behälters gemäß der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wird nun nachfolgend eingehender unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt sind und die nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind. Diese Erfindung kann jedoch in vielen verschiedenen Formen ausgeführt werden und sollte nicht als auf die nachstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt ausgelegt werden; vielmehr sind diese Ausführungsbeispiele derart ausgebildet, dass diese Offenbarung gründlich und vollständig ist und den Anwendungsbereich der Erfindung für Fachleute vollständig übermittelt. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich immer auf gleiche Elemente.
Ein rohrförmiger Behälter 10 ist in 1 dargestellt. Obwohl mit einem kreisförmigen Querschnitt dargestellt, kann das Rohr eine beliebige Querschnittsform aufweisen, welche durch das Wickeln des Rohres um einen entsprechend geformten Dorn gebildet werden kann. Ein Beispiel ist ein grundsätzlich rechteckförmiges Rohr mit abgerundeten Ecken.
Das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel ist besonders vorteilhaft für das Verpacken von Kartoffelchips und weist einen flexiblen Verschluss oder Deckel 11, auf den sich auch als membran-ähnlicher Verschluss oder Deckel bezogen wird, und eine wiederverwendbare Endkappe 12 aus Kunststoff bzw.
Plastik über dem Siegel auf. Verschiedene andere Endverschlüsse können jedoch verwendet werden, abhängig von der Art des Nahrungsmittelproduktes, das zu verpacken ist, wie beispielsweise Teig.
Wie in 2 detaillierter dargestellt ist, weist der rohrförmige Behälter 10 eine Wand mit einer Körperlage 13, die vorzugsweise aus Pappe gebildet ist, und mit einer Decklage 14 auf, die vorzugsweise aus einem Polymer-Material gebildet ist und an der Innenfläche der Körperlage 13 anhaftet. Das obere Ende des rohrförmigen Behälters 10 ist nach außen gerollt, um einen wulstförmigen Rand 15 zu bilden. Der Deckel 11 ist hermetisch dicht mit der Oberseite des Randes 15 versiegelt, wie nachfolgend diskutiert wird. Vorzugsweise weist der Rand einen im wesentlichen Planaren Abschnitt auf, wie in dem ebenfalls anhängigen U.S. Patent 6,234,386 B1 beschrieben ist. Die Endkappe 12 wird dann über den Rand 15 geschnappt und kann wiederverwendet werden, nachdem der Deckel 11 entfernt worden ist. Ein Verschluss (nicht dargestellt), z. B. ein Metallverschluss, kann an dem gegenüberliegenden Ende des Behälters 10 befestigt werden.
Der Deckel 11 ist aus mehreren Schichten gefertigt. Eine geeignete Deckel-Konstruktion ist in der ebenfalls anhängigen US 6,302,321 B1 beschrieben. Optional ist die Schicht, die auf die äußerste Fläche des Deckels 11, weg vom Inneren des rohrförmigen Behälters 10, aufgebracht ist, eine Schicht 18 aus Papier oder Pappe, wie zum Beispiel eine Kraftpapierschicht. Eine Sperrschicht 20 wird ebenso bereitgestellt, die als eine Sperre gegenüber dem Durchtritt von Flüssigkeiten und/oder Gasen, wie beispielsweise Sauerstoff, dient. Wenn eine Sperre sowohl für Flüssigkeiten als auch für Gase erforderlich ist, wird das Sperr-Material vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt, die aus einer Metallfolie, wie z. B. Aluminiumfolie, Polyethylen-Terephthalat, modifiziertem Polyethylen-Terephthalat, Polyethylen-Napthalat, Polyamid, metallisiertem Polyester, metallisiertem Polypropylen, metalli siertem Polyamid und Mischungen davon besteht. Geeignete Materialien der Sperrschicht 20 umfassen eine Folie, Polyamid, metallisiertes Polyamid, Polyvinylidenchlorid, Polyethylen-Terephthalat, modifiziertes Polyethylen-Terephthalat, metallisiertes Polyethylen-Terephthalat, metallisiertes modifiziertes Polyethylen-Terephthalat, Polyethylen-Napthalat, metallisiertes Polyethylen-Napthalat, metallisiertes Polypropylen, Metalloxid und Silikat-beschichtetes Polyester, Metalloxid und Silikat-beschichtetes Polypropylen, Ethylenvinyl-Alkohol und Mischungen davon.
Vorteilhafterweise umfasst der Deckel 11 eine Siegelschicht 22, die eine heißsiegelbare Zusammensetzung aufweist und derart angeordnet ist, dass die Siegelschicht 22 des Deckels 11 nahe der Siegelschicht 26 der Decklage 14 gelegen ist. Die Siegelschicht 22 des Deckels 11 ist vorzugsweise aus einem Material gefertigt, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ethylenvinylacetat, Polyethylen hoher Dichte, Polyethylen geringer Dichte, Ethylenmethylacrylat, Metallozen-katalysierte Polyolefine und Mischungen oder Verbindungen davon besteht. Die Siegelschicht 22 des Deckels 11 hat vorzugsweise einen Schmelzpunkt innerhalb des Bereiches von ungefähr 70°C und 130°C. Am meisten bevorzugt liegt der Schmelzpunkt der Siegelschicht 22 zwischen ungefähr 80°C und 110°C.
In einer Ausführungsform ist der Deckel 11 als ein Laminat gebildet mit einer Schicht 18 aus Pappe, die an der Sperrschicht 20 anhaftet, wobei eine coextrudierte Haftschicht (nicht gezeigt) verwendet wird. Die Haftschicht ist aus Materialien gefertigt, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus ionomeren Polymeren, wie z. B. dem SURLYN® Polymer, Polyethylen geringer Dichte, Ethylenmethylacrylat (EMA), Ethylenmethacrylsäure-Copolymeren (EMAA) und Mischungen davon besteht. Die Siegelschicht 22 ist auf der gegenüberliegenden Fläche der Sperrschicht 20 beschichtet. Die Siegelschicht 22 kann durch eine Extrusions-Beschichtung gebildet sein, als eine Blasfolie durch Extrusion laminiert sein oder als eine Blasfolie mit einem wärmehärtenden Haftmittel laminiert sein. In einer Ausführungsform ist die Siegelschicht 22 als eine Zweischicht-Coextrusion aus Polyethylen hoher Dichte und Ethylenmethylacrylat-Copolymer gebildet.
Die Siegelschicht 22 des Deckels 11 hat vorzugsweise eine Dicke zwischen ungefähr 15 und ungefähr 76 μm (0,6 und ungefähr 3,0 mils), am meisten bevorzugt eine Dicke von mindestens ungefähr 38 μm (1,5 mils). Die Siegelschicht 22 weist eine heißsiegelbare Zusammensetzung mit einem Gewicht zwischen ungefähr 4,5 bis ungefähr 23 kg/279 m² (10 bis ungefähr 50 lbs./3000 ft²) und vorzugsweise ungefähr 9 bis ungefähr 18 kg/279 m² (20 bis ungefähr 40 lbs./3000 ft²). Am meisten bevorzugt hat die Siegelschicht 22 eine heißsiegelbare Zusammensetzung mit einem Gewicht von ungefähr 11,3 kg/279 m² (25 lbs./3000 ft²) oder mehr. Die relativ dickere Siegelschicht 22 verhindert, dass natürliche Variationen im Herstellungsprozess des Behälters die Beschaffenheit des Heißsiegels beeinflussen. Zum Beispiel haben Unvollkommenheiten in dem Rand 15 und Variationen in der Behälterhöhe einen signifikanten Effekt auf den Siegelvorgang. Das zusätzliche Heißsiegelmaterial füllt sämtliche Risse und Spalte, die in dem Rand 15 ausgebildet sind, aus und ist ebenfalls in der Lage, ein kontinuierliches Siegel um Nähte in der Behälterwand auszubilden, wie beispielsweise die Nähte, die durch Anaconda-Falze oder Überlappungs-Nähte in der Decklage geschaffen sind. Das zusätzliche Siegelmaterial trägt ebenso durch die Kompensation kleiner Unterschiede in der Behälterhöhe, die andernfalls möglicherweise zu einer Reduktion der Siegelfestigkeit führen könnten, zu einer besseren Versiegelung bei.
Die Decklage 14 besteht ebenso typischerweise aus mehreren Schichten. Die Zusammensetzung der Decklage 14 ist für die vorliegende Erfindung nicht kritisch. Vorzugsweise bildet eine der Schichten eine Sperre gegenüber Feuchtigkeit und/oder Gasen, abhängig von der Anwendung. Es ist klar, dass verschiedene Sperrmaterialien und Decklagen in Abhängigkeit von dem Gut, das zu verpacken ist, eingesetzt werden könnten. Zum Beispiel weisen konventionelle Decklagen eine Folienschicht auf, die mit Kraftpapier verstärkt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Decklage 14 jedoch im wesentlichen vollständig aus einem Polymer-Material gebildet. Insbesondere können Decklagen, wie sie im U.S. Patent 5,829,669 von Drummond et al. oder im U.S. Patent 5,846,619 von Cahill et al. beschrieben sind, welche beide auf den Inhaber der vorliegenden Erfindung übertragen sind und hiermit durch Bezugnahme eingefügt sind, verwendet werden.
In der in 2 dargestellten Ausführungsform weist die Decklage 14 eine Siegelschicht 26, eine Feuchtigkeitssperrschicht 28 und eine Haftschicht 30 auf. Die Sperrschicht 28 ist resistent gegenüber dem Durchtritt von Flüssigkeiten und Gasen, wie z. B. Sauerstoff. Wenn eine hohe Barriere sowohl für Flüssigkeiten als auch für Gase erforderlich ist, stellen metallisiertes Polyester oder metallisiertes Polypropylen bevorzugte Sperrmaterialien dar. Einige Nahrungsmittelprodukte, wie z. B. Säfte, erfordern keine Gas-Barriere und andere Sperrmaterialien können verwendet werden (obwohl die Sperre bzw. Barriere grundsätzlich auch gegenüber dem Durchtritt von Gasen resistent sein kann). Es ist klar, dass verschiedene Sperrmaterialien eingesetzt werden könnten, abhängig von dem Gut, das zu verpacken ist. Zum Beispiel umfassen geeignete Sperrmaterialien eine Folie, Polyamid, metallisiertes Polyamid, Polyvinylidenchlorid, Polyethylen-Terephthalat, modifiziertes Polyethylen-Terephthalat, metallisiertes Polyethylen-Terephthalat, metallisiertes modifiziertes Polyethylen-Terephthalat, Polyethylen-Napthalat, metallisiertes Polyethylen-Napthalat, metallisiertes Polypropylen, Metalloxyd und Silikat-beschichtetes Polyester, Metalloxyd und Silikat beschichtetes Polypropylen, Ethylenvinyl-Alkohol, Mischungen davon und ähnliches, wie es dem Fachmann geläufig ist.
Eine Oberfläche der Sperrschicht 28 könnte eine dünne metallisierte Beschichtung 32 aufweisen, um für ein metallisches Erscheinungsbild zu sorgen und um auch die Sperreigenschaften zu verbessern. Die metallisierte Beschichtung 32, welche aus Aluminium gebildet sein könnte, ist erheblich dünner als eine Folienschicht und ist aber nicht notwendig für Festigkeits-oder Sperreigenschaften in verschiedenen Anwendungen.
Eine Haftschicht 30 ist unterhalb der metallisierten Beschichtung 32 angeordnet und definiert die radial äußerste Oberfläche der Decklage 14. Die Haftschicht 30 könnte mehrere, zusammen coextrudierte, Schichten aufweisen. Die Haftschicht 30 kann von der Gruppe ausgewählt werden, die Metallozen-katalysierte Polyolefine, Ethylenmethacrylsäure, Ethylenmethylacrylat, Ethylbutylacrylat, Ethylacrylsäure, Ehtylenvinylacetat und Verbindungen, Gemische und Copolymere davon umfasst. Die Haftschicht 30 könnte auch eine wärmehärtende Haftschicht sein.
Eine Siegelschicht 26 definiert die radial innerste Oberfläche der Decklage 14. Die Siegelschicht 26 sorgt für eine Oberfläche, gegen welche die Haftschicht 30 gehaftet ist, wenn ein erster Grenzrandabschnitt 41 der Decklage 14 in eine überlappende Beziehung mit einem zweiten Grenzrandabschnitt 42 gebracht ist, wie es in 3 gezeigt ist. Die Siegelschicht 26 bildet auch das Heißsiegel zwischen dem Deckel 11 und der Decklage 14 in Verbindung mit der Siegelschicht 22 des Deckels.
Die Siegelschicht 26 der Decklage 14 ist vorzugsweise aus einem Material gebildet, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus ionomeren Polymeren, wie z. B. das SURLYN®-Polymer, Polyethylen hoher Dichte, Polyethylen geringer Dichte, Metallozen-katalysierte Polyolefine und Mischungen oder Verbindungen davon besteht. In Ausführungsformen der Siegelschicht 26, welche ein Polyolefin-Polymer umfassen, ist das Polyolefin vorzugsweise Polyethylen hoher Dichte oder eine Mischung mit Polyethylen hoher Dichte und bis zu 30% Polyethylen geringer Dichte. Die Siegelschicht 26 der Decklage 14 hat vorzugsweise einen Schmelzpunkt in dem Bereich von ungefähr 110°C und ungefähr 140°C. Am meisten bevorzugt hat die Siegelschicht 26 einen Schmelzpunkt zwischen ungefähr 120°C und 130°C.
Wie in 2 gezeigt, weist der versiegelte Behälter der vorliegenden Erfindung weiter eine klebrige Zusammensetzung 21 auf, die zwischen dem Deckel 11 und dem Rand 15 angeordnet ist. Die klebrige Zusammensetzung hält den Deckel 11 auf dem Rand 15 vor dem Heißsiegeln des Deckels an den Rand in seiner Lage. Die klebrige Zusammensetzung 21 der vorliegenden Erfindung ist chemisch kompatibel mit den heißsiegelfähigen Zusammensetzungen der Siegelschichten 22 und 26. Deshalb beeinträchtigt die klebrige Zusammensetzung 21 nicht die Festigkeit des Heißsiegels, das zwischen dem Deckel 11 und dem Rand 15 des Behälters 10 geschaffen ist. Stattdessen ist ein Schmelzsiegel zwischen der klebrigen Zusammensetzung 21 und den heißsiegelfähigen Zusammensetzungen der Siegelschichten 22 und 26 geschaffen. Wie aus dem Stand der Technik bekannt ist, bezieht sich der Ausdruck Schmelzsiegel auf ein Siegel, das zwischen zwei chemisch kompatiblen Materialien derart gebildet ist, dass die zwei Materialien aufgrund der Festigkeit der dazwischen geschaffenen Haftung nicht getrennt werden können. Im wesentlichen sind die klebrige Zusammensetzung 21 und die heißsiegelfähige Zusammensetzung zusammen "geschmolzen". Zusätzlich muss die klebrige Zusammensetzung 21 auch eine ausreichende Klebrigkeit aufweisen, um den Deckel 11 an dem Rand 15 vor dem Heißsiegelvorgang zeitweilig zu befestigen.
Um sicher zu stellen, dass die klebrige Zusammensetzung 21 chemisch kompatibel mit der heißsiegelfähigen Zusammensetzung ist, sind in einer Ausführungsform Ähnlichkeiten in der Polarität der chemischen Struktur der klebrigen Zusammensetzung und der heißsiegelfähigen Zusammensetzung wünschenswert. Zum Beispiel sind SURLYN® Siegelschichten polymere Materialien mit einem unpolaren Polymer-Rückgrat und daran angeschlossenen polaren funktionellen Gruppen. Insbesondere weisen die polaren funktionellen Gruppen Karbonsäure auf, die neutralisiert ist entweder mit Zn oder Na, und das Polymer-Rückgrat ist Polyethylen. Wenn SURLYN® Siegelschichten verwendet werden, weist deshalb die klebrige Zusammensetzung 21 vorzugsweise ein nichtpolymeres Rückgrat und polare funktionelle Gruppen auf, wie zum Beispiel Karbonsäure. Beispiele von geeigneten Materialien zur Verwendung als die klebrige Zusammensetzung 21 umfassen Ethylen/Acrylsäurewachse, Ethylen/Acrylsäurecopolymere, Ethylen/Methacrylsäurepolymere, drucksensitive Polyvinylalkohol-Haftmittel und Mischungen davon. Ein kommerziell verfügbares Material, das geeignet zur Verwendung als die klebrige Zusammensetzung ist, ist NACOR 38-4500, das von der National Starch and Chemical Company gefertigt wird. Die oben aufgeführten Materialien können geeignet für die Verwendung als die klebrige Zusammensetzung 21 sein, wo, zum Beispiel, die heißsiegelfähige Zusammensetzung Polyethylen, Ethylen/Methylacrylat oder ionomere Polymere, wie zum Beispiel SURLYN® Polymer, aufweist. Wie von einem Fachmann jedoch verstanden wird, könnten andere Materialien, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, für die Verwendung als die klebrige Zusammensetzung 21 geeignet sein.
2 stellt ebenfalls das versiegelte Ende des rohrförmigen Behälters eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung dar, worin die zwei Siegelschichten 22, 26 miteinander heißversiegelt sind. Vorzugsweise wird ein versiegelter Verbundbehälter für Produkte bereit gestellt, der ein Heißsiegel zwischen der Decklage 14 und dem Deckel 11 in der Form eines inneren Heißsiegelwulstes 36 und eines äußeren Heißsiegelwulstes 38 aufweist. Der innere Heißsiegelwulst 36 und der äußere Heißsiegelwulst 38 sind aus heißsiegelfähigen Zusammensetzungen der Siegelschicht 26 der Decklage 14 und der Siegelschicht 22 des Deckels 11 gebildet. Die heißsiegelfähigen Zusammensetzungen beider Siegelschichten 22, 26 werden während der Heißsiegeloperation nach außen von dem Zwischenbereich aus verdrängt und werden gekühlt, um die Wülste 36, 38 zu bilden. Der innere Heißsiegelwulst 36 ist dem Inneren des rohrförmigen Behälters 10 zugewandt und der äußere Heißsiegelwulst 38 ist auf der gegenüberliegenden Seite des Heißsiegelbereichs von dem inneren Heißsiegelwulst 36 angeordnet. Wenn es abgekühlt ist, weist das Heißsiegel einen dünnen Zwischenbereich zwischen dem inneren Heißsiegelwulst 36 und dem äußeren Heißsiegelwulst 38 auf. An bestimmten Stellen können die heißsiegelfähigen und klebrigen Zusammensetzungen vollständig zwischen den Sperrschichten 20 und 28 verdrängt werden, so dass die Sperrschichten in angrenzenden Kontakt geraten. Die inneren und äußeren Wülste 36, 38 halten jedoch doppelte Sperren gegen den Durchtritt von Flüssigkeiten und Gasen aufrecht, so dass ein hermetisches Siegel erhalten wird. Der Zwischenbereich hat vorzugsweise eine geringere Haftfestigkeit als der innere Heißsiegelwulst 36 und der äußere Heißsiegelwulst 38. Der Ausdruck "Wulst", wie er hierin verwendet ist, beabsichtigt eine Unterscheidung von früheren Behältern, die ein relativ flaches Heißsiegel aufweisen, wo ein sehr geringes, wenn überhaupt, Fliessen der Heißsiegelzusammensetzungen auftritt. Zusätzlich ist diese Ausführungsform nicht begrenzt auf die Verwendung mit nur solchen Auskleidungen bzw. Decklagen, die eine gerade Überlappungsnaht aufweisen, sondern die Heißsiegelwülste 36, 38 könnten auch mit Anaconda-Falznähten verwendet werden. Eine bevorzugte Konstruktion dieser Art ist in dem U.S. Patent 5,979,748 offenbart, das den Titel trägt "Tubular Container With a Heat Seal Having an Inner and Outer Bead and Method of Manufacturing Said Container", welche auf den Inhaber der vorliegenden Erfindung übertragen ist.
Tatsächlich stellen der innere Heißsiegelwulst 36 und der äußere Heißsiegelwulst 38 ein doppeltes Siegel mit einer hohen Zug- oder Berstfestigkeit dar. Die Berstfestigkeit der Wulstsiegel verleiht dem Behälter 10 ein starkes Siegel gegen Kräfte, die auf den Behälter in einer Richtung normal zum Heißsiegel einwirken (d. h., normal zu der Ebene, die durch das Ende des rohrförmigen Behälters 10 definiert ist). Da die meisten auf einen Behälter während der Lagerung und des Transportes einwirkenden Kräfte normal zum Heißsiegelbereich auftreten werden, ist die hohe Berstfestigkeit des inneren Heißsiegelwulstes 36 und des äußeren Heißsiegelwulstes 38 der vorliegenden Erfindung insbesondere vorteilhaft für die Verwendung bei Nahrungsmittelbehältern. Die Berstfestigkeit kann unter Verwendung einer Höhen- bzw. Unterdruckkammer getestet werden. Üblicherweise wird der versiegelte Behälter 10 in der Höhenkammer angeordnet und dann einem externen partiellen Vakuum für eine vorbestimmte Zeitdauer ausgesetzt, um festzustellen, ob das Heißsiegeln fähig ist, Differenzen zwischen dem inneren Behälterdruck und dem externen Luftdruck zu widerstehen. Geeignete Testbedingungen umfassen das Aussetzen des Behälters einem Vakuum von 3,4 × 10⁴ Pa (10 in. of Hg) für 30 Minuten bei Raumtemperatur. Die Behälter 10 der vorliegenden Erfindung sind potentiell fähig, ein hermetisches Siegel während eines 30 Minuten dauernden Vakuums von 3,4 × 10⁴ Pa (10 in. of Hg) bei Raumtemperatur aufrecht zu erhalten.
Trotz der hohen Berstfestigkeit ist die Abschälfestigkeit des Heißsiegels, das gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist, relativ gering, woraus ein Behälter resultiert, der relativ leicht zu öffnen ist. Der bevorzugte Bereich für die Abschälfestigkeit ist ungefähr 0,89 bis ungefähr 1,77 kg/cm (5 bis ungefähr 10 lbs./linear inch). In einer Ausführungsform weist das Heißsiegel eine Abschälfestigkeit von ungefähr 1,26 bis ungefähr 1,77 kg/cm (7 bis ungefähr 10 lbs./linear inch) auf. Deshalb kombiniert das Heißsiegel der vorliegenden Erfindung die Scher- und Zugfestigkeit, die notwendig ist, um unerwünschte Brüche des rohrförmigen Behälters 10 zu verhindern, mit einer relativ geringen Abschälfestigkeit für das leichte Öffnen durch den Verbraucher.
Es wurde herausgefunden, dass der innere Wulst 36 des doppelten Wulstsiegels für die überwiegende Festigkeit gegenüber auf den Behälter einwirkenden Zugkräften sorgt, wie bei spielsweise die Berstkräfte, die durch Änderungen im Innendruck während des Transportes erzeugt werden. Der äußere Wulst 38 sorgt jedoch für den hauptsächlichen Widerstand beim Öffnen durch Abschälen des abschälbaren Heißsiegels, das zwischen dem Deckel 11 und der Decklage 14 gebildet ist. Als Ergebnis wurde herausgefunden, dass das Heißsiegel vorteilhafterweise mit einem größeren inneren Wulst 36 und einem kleineren äußeren Wulst 38 gebildet wird. Der resultierende Behälter zeigt sowohl eine verbesserte Leichtigkeit beim Öffnen wegen des kleineren äußeren Wulstes 38 als auch eine verbesserte Berstfestigkeit wegen des größeren inneren Wulstes 36, um den Härten des Transports zu widerstehen.
Die Behälter 10 der vorliegenden Erfindung können durch das in 3 dargestellte Verfahren gefertigt werden. Wie gezeigt, wird ein fortlaufender Streifen an Körperlagenmaterial 13 aus Pappe der Vorrichtung zugeführt und zuerst durch ein Paar gegenüberliegender Randschaber 50 geführt. Die Randschaber entfernen einen Teil des rechteckigen Rands der Körperlage 13, um erste 52 und zweite 54 Ränder zu erzeugen, welche eine abgeschrägte Gestalt aufweisen. Die Körperlage 13 wird dann durch einen Haftmittel- bzw. Kleber-Applikator 56 geführt, welcher ein Haftmittel 21 auf die obere Oberfläche der Körperlage 13 aufbringt. Das Haftmittel 21 ist vorteilhafterweise ein wässriges Haftmittel bzw. ein wässriger Kleber, welcher die vielfältigen Probleme, die in Verbindung mit auf Lösungsmitteln basierenden Haftmitteln bzw. Klebern auftreten, überwindet. Es wird keine spezielle Ausrüstung benötigt, um Lösungsmittel aufzufangen, die sich von dem Haftmittel verflüchtigen, um Umwelt-Auflagen zu erfüllen. Bevorzugte Haftmittel sind wässrige Materialien aus Ethylenvinylacetat (>18%) mit einer geringen Glasübergangs-Temperatur. Ein bevorzugtes Haftmittel ist Nr. 72-4172, das von der National Starch and Chemical Company verfügbar ist. Ein weiteres Haftmittel, welches verwendet werden kann, ist Nr. 33-4060, welches ebenfalls von National Starch and Chemical Company verfügbar ist. Das Haftmittel 21 wie auch andere Kleberschich ten, die zur Fertigung des Behälters 10 verwendet werden, können in der Form eines Schaums aufgebracht werden, wie dies im US-Patent 6,135,346 beschrieben ist, das den Titel "Composite Container Having Foamed Adhesive", trägt und auf den Inhaber der vorliegenden Erfindung übertragen ist und hiermit durch Bezugnahme bzw. Verweis eingefügt ist.
Die Körperlage 13 und das feuchte Haftmittel 21, das auf diese aufgebracht ist, werden dann unter eine Wärmequelle 58 geführt, welche zumindest einen Teil des Wassergehalts des wässrigen Haftmittels 21 verdampft, um das Haftmittel ausreichend klebrig zu machen. Es ist wichtig, dass dem Haftmittel das korrekte Maß an Hitze zugeführt wird. Nicht ausreichende Wärme wird nicht genug Wasser in einer ausreichend kurzen Zeitperiode verdampfen, mit dem Ergebnis, dass das Haftmittel nicht ausreichend klebrig gemacht werden wird. Andererseits wird zuviel Wärme das Haftmittel austrocknen und dazu führen, dass das Haftmittel an Klebrigkeit verliert. Ein bevorzugter Typ einer Wärmequelle ist ein Infrarot-Heizgerät, obwohl verschiedene andere Wärmequellen, z. B. Umluft-Heizung bzw. Heizgebläse oder ähnliches verwendet werden können. Nach dem Erwärmen des Haftmittels 21 auf der Körperlage 13 werden die Körperlage 13 und die Decklage 14 einem formenden Dorn von gegenüberliegenden Richtungen zugeführt. Die Körperlage 13 wird dann unter einen Rand-Haftmittel-Applikator 60 geführt, welcher das Rand-Haftmittel 24 auf die abgeschrägte Oberfläche des geschabten zweiten Rands 54 der Körperlage 13 aufbringt. Das Rand-Haftmittel 24 ist bevorzugt ein heißschmelzendes Haftmittel bzw. ein heißschmelzender Kleber des Typs, welcher dem Stand der Technik entspricht, obwohl es auch ein auf Wasser basierendes Haftmittel, welches ein oder mehrere Polymere aufweist, sein könnte. Polyvinylacetat und Ethylenvinylacetat sind die bevorzugten flüssigen Haftmittel. Das Rand-Haftmittel 24 hilft eine stärkere Körperlagenhaftung auszubilden, insbesondere für Behälter mit nur einer Körperlage.
Die Oberfläche der Decklage 14, die die Körperlage 13 kontaktiert bzw. berührt, wird einer Corona-Behandlungsstation 62 ausgesetzt. Die gegenüberliegende Oberfläche der Decklage 14 wird von einer Walze 64 mit einem Schmiermittel beschichtet, was der Decklage erlaubt, sanft während des Wickelvorgangs zu gleiten.
Die Decklage 14 wird dann unter ein Infrarot-Heizgerät 66 geführt, welches den zweiten Grenzrandabschnitt 42 der Decklage erwärmt. Nach dem Infrarot-Heizgerät 66 wird der zweite Grenzrandabschnitt 42 der Decklage 14 dann unter mindestens ein Umluft-Heizgerät 68 geführt.
Die Körperlage 13 und die Decklage 14 werden dann um einen formenden Dorn 70 von gegenüberliegenden Seiten des Dornes gewickelt. Jede Lage wird zuerst unter den Dorn 70 und dann zurück über die Oberseite in einer schraubenförmigen Weise gewickelt, wobei die Decklage 14 gegen die Oberfläche des Dornes gewickelt wird. Der erste Grenzrandabschnitt 41 der Decklage 14 wird auf dem Dorn 70 freigelegt und wird Wärme von einem zweiten Umluft-Heizgerät 72 ausgesetzt.
Wenn die Körperlage 13 weiter gewickelt wird und der erste Rand 52 der Körperlage 13 nach einer kompletten Umdrehung nach vorne zurück unter den Dorn 70 befördert ist, wird er in Kontakt mit dem zweiten Rand 54 des nachfolgenden Bereiches der Körperlage 13 gebracht, welcher zuerst mit dem Dorn in Kontakt kommt. Die geschabten Ränder 52, 54 werden aneinander gestoßen und das Rand-Haftmittel 24 haftet die Ränder zusammen, um ein spiralförmig gewickeltes Rohr zu bilden, welches entlang dem Dorn 70 vorrückt.
Im Hinblick auf die Decklage 14 wird der erste Grenzrandabschnitt 41 in eine überlappende Beziehung mit dem zweiten Grenzrandabschnitt 42 gebracht, um eine versiegelte gerade Überlappungsnaht zu erzeugen. Das Siegel wird durch eine Polymer-Haftschicht 30 des ersten Grenzrandes bzw. Grenzrandab schnittes 41 gebildet, der mit dem zweiten Grenzrand bzw. Grenzrandabschnitt 42 verbunden wird. Ein Streifen eines heißschmelzenden Haftmittels könnte jedoch alternativ verwendet werden, um die Lagen-Überlappung zu sichern und versiegeln.
Das Rohr wird dann den Dorn 70 mittels eines konventionellen Wickelriemens 74 hinunter befördert, welcher sich um ein Paar gegenüberliegender Riemenscheiben 76 erstreckt. Der Wickelriemen 74 rotiert und befördert das Rohr nicht nur vor, sondern übt auch Druck auf die überlappenden Ränder der Körperlage 13 und der Decklage 14 aus, um eine sichere Haftung bzw. Bindung zwischen den entsprechenden Lagenrändern sicherzustellen.
Eine äußere Etikettenlage 16 wird dann vorzugsweise über einen Haftmittel-Applikator 78 geführt und um die Körperlage 13 gewickelt. Die Etikettenlage 16 könnte vor dem Wickelriemen 74 aufgebracht werden. An einer Schneide-Station 80 wird das kontinuierliche Rohr in diskrete Längen geschnitten und von dem Dorn 70 entfernt.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Versiegeln eines Behälters für Produkte wird ebenfalls bereitgestellt. Ein bevorzugtes Versiegelungsverfahren der vorliegenden Erfindung ist in 4 herausgestellt. Wie in 4 gezeigt ist, umfasst das Heißsiegelverfahren der vorliegenden Erfindung das Bereitstellen eines Deckels und eines rohrförmigen Teils mit einer Schicht 13 aus Pappe und einer Decklage 14, die an der Innenfläche der Schicht aus Pappe anhaftet (Schritt 86). Wie oben beschrieben, umfasst eine bevorzugte Ausführungsform der Decklage 14 eine Sperrschicht 28 und eine Siegelschicht 26, wobei die Siegelschicht die innerste Fläche der Decklage bildet und eine heißsiegelfähige Zusammensetzung aufweist. Ein Ende des rohrförmigen Teils wird nach außen gerollt, um einen Rand 15 zu bilden (Schritt 88).
Eine klebrige Zusammensetzung 21 wird auf den Rand aufgebracht (Schritt 90). Die klebrige Zusammensetzung 21 kann in irgendeiner aus dem Stand der Technik bekannten Weise aufgebracht werden. Zum Beispiel kann die klebrige Zusammensetzung 21 durch Beschichten zumindest eines Abschnittes der Außenfläche eines Applikators mit der klebrigen Zusammensetzung und Kontaktieren des beschichteten Abschnitts der Außenfläche des Applikators mit dem Rand des Behälters aufgebracht werden, sodass eine Menge der klebrigen Zusammensetzung auf den Rand aufgebracht ist bzw. wird. Der Applikator kann irgend einen aus dem Stand der Technik bekannten Applikator aufweisen, einschließlich, jedoch nicht begrenzt auf, Bürsten bzw. Pinsel, Rollen bzw. Walzen und Schwämme.
Wie oben beschrieben, muss die klebrige Zusammensetzung eine ausreichende Klebrigkeit aufweisen, um den Deckel zeitweilig an dem Rand vor dem Schritt des Heißsiegelns zu befestigen. Die klebrige Zusammensetzung 21 ist chemisch kompatibel mit der heißsiegelfähigen Zusammensetzung, die verwendet wird, um das Heißsiegel zwischen dem Deckel 11 und dem Rand 15 zu bilden.
Ein Deckel 11 wird dann mit dem Rand 15 kontaktiert, wobei die klebrigen Zusammensetzung dazwischen ist (Schritt 92). Wie oben angemerkt, umfasst eine bevorzugte Ausführungsform des Deckels 11 eine Sperrschicht 20 und eine Siegelschicht 22, wobei die Siegelschicht eine heißsiegelfähige Zusammensetzung aufweist. Die Siegelschicht 22 des Deckels 11 wird mit der Siegelschicht 26 der Decklage 14 kontaktiert bzw. in Kontakt gebracht. Die klebrige Zusammensetzung 21 befestigt den Deckel 11 zeitweilig an dem Rand 15 vor dem Vorgang des Heißversiegelns.
Der Heißsiegelbereich und folglich die zwei Siegelschichten 22, 26 werden dann unter Bedingungen erhitzt, die ausreichend sind, die heißsiegelfähigen Zusammensetzungen fließfähig zu machen (Schritt 94). Der Rand 15 und der Deckel 11 werden zu sammengepresst, um ein Heißsiegel zwischen diesen zu bilden (Schritt 96). Wie oben beschrieben, bildet die klebrige Zusammensetzung 21 der vorliegenden Erfindung ein Schmelzsiegel mit den heißsiegelfähigen Zusammensetzungen, so dass keine Verringerung in der Siegelfestigkeit durch die Gegenwart der klebrigen Zusammensetzung auftritt. Vorzugsweise werden der Rand 15 und der Deckel 11 zusammengepresst, um vorzugsweise einen größeren Fluss der heißsiegelfähigen Zusammensetzungen in Richtung des Inneren des Behälters zu fördern und so einen inneren Wulst 36 und einen äußeren Wulst 38 zu bilden, wobei der innere Wulst ein größeres Maß bzw. eine größere Menge an heißsiegelfähigen Zusammensetzungen als der äußere Wulst beinhaltet bzw. aufweist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Schritt des Zusammendrückens begleitet durch das Zusammendrücken der Siegelschichten 22, 26 unter Verwendung einer geneigten Fläche, wie zum Beispiel eines geneigten Heißsiegelkopfes. Der Heißsiegelkopf ist vorzugsweise auf Metall gefertigt, wie zum Beispiel Kupfer. Der Heißsiegelkopf wird mit einer Wärmequelle erhitzt. Die Wärmequelle kann irgend eine geeignete Wärmequelle der Art sein, die aus dem Stand der Technik bekannt ist. Der Heißsiegelkopf braucht nicht erhitzt werden. Stattdessen könnten die Heißsiegelschichten 22, 26 unabhängig unter Verwendung einer separaten Wärmequelle erhitzt werden. Der Heißsiegelkopf hat eine Eingriffs-Siegelstellung, bei der er in Kontakt mit dem Deckel 11 steht, und eine Nicht-Eingriffsstellung. Der Heißsiegelkopf wird zwischen den zwei Stellungen durch einen Aktuator bewegt. Der Aktuator kann irgendein aus dem Stand der Technik bekannter Aktuator eines beliebigen Typs sein, einschließlich eines mechanischen, eines pneumatischen und ähnlichem.
Der Winkel der geneigten Oberfläche des Heißsiegelkopfes wirkt sich auf die Materialmenge aus, die fließt, um die Wülste als auch die relative Größe der Wülste zu bilden. Der Winkel der geneigten Oberfläche des Heißsiegelkopfes ist un gefähr 2 bis ungefähr 20 Grad, vorzugsweise ungefähr 7 bis ungefähr 12 Grad. In einer Ausführungsform ist der Winkel der geneigten Oberfläche ungefähr 10 Grad. In einer anderen Ausführungsform ist der Winkel ungefähr 3 Grad. Die geneigte Oberfläche des Kopfes verursacht, dass sich geschmolzenes Polymer von den Siegelschichten hin zum Inneren des Behälters bewegt, um den inneren Wulst zu bilden. Wenn diese Bewegung auftritt, "füllt" das geschmolzene Polymer vorteilhafterweise irgendwelche Unregelmäßigkeiten in den Oberflächen der Decklage und des Deckels aus, um so die Unversehrtheit des Siegels zu verbessern.
Die Heißsiegelbedingungen, wie z. B. Temperatur, Druck und Zeit hängen von einer Anzahl an Faktoren ab, einschließlich der verwendeten heißsiegelbaren Zusammensetzungen und der Dicke der Heißsiegelschichten. In einer Ausführungsform werden die Heißsiegelschichten auf zwischen ungefähr 175°C bis ungefähr 275°C erhitzt, vorzugsweise ungefähr 205°C bis ungefähr 230°C, und am meisten bevorzugt 210°C bis ungefähr 225°C. In einer Ausführungsform beträgt die Heißsiegeltemperatur ungefähr 218°C. Der Heißsiegeldruck beträgt ungefähr 2,1 bis ungefähr 4,2 × 10⁵ Pa (30 bis ungefähr 60 psi), vorzugsweise ungefähr 2,8 bis ungefähr 3,4 × 10⁵ Pa (40 bis ungefähr 50 psi). In einer Ausführungsform beträgt der Heißsiegeldruck ungefähr 3,1 × 10⁵ Pa (45 psi). Die Heißsiegelzeit, dies bedeutet die Zeitperiode, während der ein Heißsiegeldruck ausgeübt wird, beträgt ungefähr 0,5 bis ungefähr 1,75 Sekunden, vorzugsweise ungefähr 0,9 bis ungefähr 1,5 Sekunden und am meisten bevorzugt ungefähr 1,15 bis ungefähr 1,35 Sekunden. In einer Ausführungsform beträgt die Heißsiegelzeit ungefähr 1,25 Sekunden.
Obwohl die Ausführungsformen der Behälter, die oben diskutiert wurden, zwei Siegelschichten 22 und 26 umfassen, erfordert die vorliegende Erfindung nicht die Verwendung von zwei Siegelschichten. Zumindest die Decklage oder der Deckel muss eine Siegelschicht aufweisen, um für das notwendige Heißsie gel zu sorgen. Die zwei Siegelschichten sind jedoch nicht notwendig, um die vorliegende Erfindung auszuführen. Falls eine einzige Heißsiegelschicht verwendet wird, kann die Heißsiegelschicht vorzugsweise aus ionomeren Polymeren, wie z. B. dem SURLYN® Polymer, Polyethylen hoher Dichte, Polyethylen geringer Dichte, Ethylenvinylacetat, Ethylenmethylacrylat, Metallozen-katalysierte Polyolefine und Mischungen davon gefertigt werden.
Viele Modifikationen und andere Ausführungsformen der Erfindung, die den Nutzen aus den in den vorangegangenen Beschreibungen und den zugehörigen Zeichnungen dargelegten Lehren ziehen, werden einem Fachmann in den Sinn kommen, an den sich die Erfindung richtet. Daher versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten, spezifischen Ausführungsformen begrenzt ist und dass Modifikationen und andere Ausführungsformen innerhalb des Bereichs der beigefügten Ansprüche eingeschlossen sein sollen. Zum Beispiel brauchen die rohrförmigen Behälter der vorliegenden Erfindung nicht notwendigerweise schraubenförmig bzw. spiralförmig gewickelt sein, sondern können stattdessen longitudinal gewickelt sein, um ein "übereinander gewickeltes" Rohr mit einer sich axial erstreckenden Naht zu schaffen. Weiterhin versteht es sich, dass, obwohl die rohrförmigen Behälter gemäß der vorliegenden Erfindung in erster Linie in Verbindung mit Nahrungsmittelprodukten beschrieben wurden, die Behälter in Verbindung mit anderen Produkten verwendet werden könnten, wo die Decklage vorteilhaft ist, wie z. B. Tinte oder Dichtungsmasse.

Claims

Versiegelter Verbundbehälter für Produkte, mit: einem rohrförmigen Körperteil mit wenigstens einer Körperlage (13) aus Pappe und einer Innenfläche; einer Decklage (14), die an der Innenfläche des rohrförmigen Körperteils anhaftet und eine Sperrschicht (28) aufweist, wobei wenigstens ein Ende des Körperteils und der Decklage zum Bilden eines Randes (15) nach außen gerollt ist und die Decklage freilegt; und einem Deckel (11) an dem Rand, wobei der Deckel eine Sperrschicht (20) aufweist und wenigstens der Deckel oder die Decklage weiterhin eine Siegelschicht mit einer heißsiegelfähigen Zusammensetzung aufweist, die wenigstens teilweise ein Heißsiegel zwischen dem Deckel und der Decklage bildet; gekennzeichnet durch eine klebrige Zusammensetzung (21), die in Kontakt mit dem Rand und dem Deckel steht und zwischen diesen in Wirkverbindung angeordnet ist, wobei die klebrige Zusammensetzung ein ausreichendes Haftvermögen hat, um den Deckel vorübergehend an dem Rand in seiner Lage zu halten, und weiterhin chemisch mit der heißsiegelfähigen Zusammensetzung derart kompatibel ist, dass die klebrige Zusammensetzung und die heißsiegelfähige Zusammensetzung zusammen schmelzversiegelt sind.
Behälter nach Anspruch 1, bei dem die klebrige Zusammensetzung und die heißsiegelfähige Zusammensetzung beide ein Polymer-Material mit einem unpolaren Polymer-Rückgrat aufweisen, wobei eine polare funktionelle Gruppe daran angeschlossen ist.
Behälter nach Anspruch 2, bei dem die polare funktionelle Gruppe Karbonsäure aufweist.
Behälter nach Anspruch 2, bei dem das Polymer-Rückgrat Polyethylen aufweist.
Behälter nach Anspruch 1, bei dem die klebrige Zusammensetzung einen Schmelzindex von ungefähr 20 g./10 min. bis ungefähr 2000 g./10 min. aufweist.
Behälter nach Anspruch 1, bei dem die klebrige Zusammensetzung aus der Gruppe gewählt ist, die aus Ethylen/Acryl-Säurewachsen, Ethylen/Acrylsäure-Copolymeren, Ethylen/Methacrylsäure-Polymeren, Polyvinylalkohol und Mischungen davon besteht.
Behälter nach Anspruch 1, bei dem die Siegelschicht aus der Gruppe gewählt ist, die aus ionomeren Polymeren, Polyethylen hoher Dichte, Polyethylen geringer Dichte, Ethylen-Vinylacetat, Ethylen-Methylacrylat, Metallocen-katalysierten Polyolefinen und Mischungen davon besteht.
Verfahren zur Herstellung eines versiegelten Behälters für Produkte, mit: dem Bereitstellen eines rohrförmigen Teiles mit wenigstens einer Körperlage (13) aus Pappe, die eine Innenfläche aufweist, sowie einer Decklage (14), die an der Innenfläche der Körperlage anhaftet, wobei die Decklage eine Sperrschicht (28) aufweist; dem Nach-Außen-Rollen wenigstens eines Endes des rohrförmigen Teiles, um einen Rand (15) zu bilden; und dem Bereitstellen eines Deckels (11), um das Ende des rohrförmigen Teiles zu verschließen, wobei der Deckel eine Sperrschicht (20) aufweist und wenigstens der Deckel oder die Decklage weiter wenigstens eine Siegelschicht mit einer heißsiegelfähigen Zusammensetzung aufweist, wobei die Siegelschicht in Wirkverbindung angeordnet ist, um ein Heißsiegel zwischen dem Deckel und der Decklage zu bilden; gekennzeichnet durch das Aufbringen einer klebrigen Zusammensetzung (21) auf den Rand; dem In-Kontakt-Bringen des Randes und des Deckels derart, dass die klebrige Zusammensetzung zwischen diesen angeordnet ist, wobei die klebrige Zusammensetzung den Deckel zeitweilig an dem Rand befestigt; dem Erhitzen der Siegelschicht unter Bedingungen, die ausreichend sind, um die heißsiegelfähige Zusammensetzung der Siegelschicht fließfähig zu machen; dem Zusammenpressen des Randes und des Deckels, um dazwischen ein Heißsiegel auszubilden, wobei das Heißsiegel die klebrige Zusammensetzung und die heißsiegelfähige Zusammensetzung aufweist, und wobei die klebrige Zusammensetzung mit der heißsiegelfähigen Zusammensetzung chemisch in der Weise kompatibel ist, dass die klebrige Zusammensetzung und die heißsiegelfähige Zusammensetzung zusammen schmelzversiegelt werden, um dadurch den Deckel mit der Decklage hermetisch zu versiegeln.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die klebrige Zusammensetzung und die heißsiegelfähige Zusammensetzung beide ein Polymer-Material mit einem unpolaren Polymer-Rückgrat aufweisen, wobei eine polare funktionelle Gruppe daran angeschlossen ist.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die polare funktionelle Gruppe Karbonsäure aufweist.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das Polymer-Rückgrat Polyethylen aufweist.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die klebrige Zusammensetzung einen Schmelzindex von ungefähr 20 g./10 min. bis ungefähr 2000 g/10 min. aufweist.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die klebrige Zusammensetzung aus der Gruppe gewählt ist, die aus Ethylen/Acryl-Säurewachsen, Ethylen/Acrylsäure-Copolymeren, Ethylen/Methacrylsäure-Polymeren, Polyvinylalkohol und Mischungen davon besteht.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Siegelschicht aus der Gruppe gewählt ist, die aus ionomeren Polymeren, Polyethylen hoher Dichte, Polyethylen geringer Dichte, Ethylen-Vinylacetat, Ethylen-Methylacrylat, Metallocen-katalysierten Polyolefinen und Mischungen davon besteht.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der Schritt des Zusammendrückens das Zusammendrücken des Randes und des Deckels mit einer geneigten Oberfläche aufweist, um vorzugsweise den Fluss der heißsiegelfähigen Zusammensetzung in Richtung des Inneren des Behälters zu fördern.