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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf Verfahren zur Herstellung rohrförmiger Verbundbehälter und
insbesondere auf Verfahren zur Herstellung solcher Behälter, indem
ein Decklagenstreifen bzw. eine Auskleidungsbahn und mindestens
ein Pappestreifen bzw. eine Pappebahn um eine Achse gewickelt und
die verschiedenen Bahnen miteinander verklebt werden.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Lebensmittel- und Getränkeprodukte
sowie andere verderbliche Erzeugnisse werden häufig in rohrförmigen Behältern verpackt,
die an beiden Enden verschlossen sind. Diese rohrförmigen Behälter enthalten
typischerweise mindestens eine stützende Körperlage und werden durch Wickeln
eines endlosen Streifens des Körperlagenmaterials
um einen Dorn mit einer gewünschten
Form gebildet, um eine rohrförmige
Struktur zu erzeugen. Der Körperlagenstreifen
kann spiralförmig
um den Dorn gewickelt oder durch eine Reihe Formelemente geführt werden,
so dass er in einer gefalteten Form um den Dorn gewickelt wird.
Am stromabwärtigen
Ende des Dorns wird das Rohr auf bestimmte Längen zugeschnitten und dann
mit Verschlusskappen versehen, um den Behälter zu bilden.
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Rohrförmige Behälter dieses Typs enthalten typischerweise
eine Deck- bzw. Auskleidungslage auf der Innenoberfläche der
Körperlage
aus Pappe. Die Auskleidungslage verhindert, dass Flüssigkeiten wie
Saft aus dem Behälter
austreten, wie sie außerdem
Flüssigkeiten
daran hindert, in den Behälter
einzudringen und möglicherweise
das darin enthaltene Lebensmittelprodukt zu verunreinigen. Die Auskleidungslage
ist vorzugsweise außerdem
beständig
gegen den Durchtritt von Gasen, um das Entweichen von Gerüchen aus
dem Behälter
und das Eindringen von Umgebungsluft in den Behälter, durch die das Lebensmittelprodukt
verdorben wird, zu verhindern. Die Auskleidungslage stellt also
Sperreigenschaften und die Körperlage
stützende
Eigenschaften bereit.
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Herkömmliche Auskleidungslagen enthalten häufig Aluminiumfolie,
die gute Sperreigenschaften sowie vorteilhafte Festigkeitseigenschaften
hat. Insbesondere wird die Auskleidung vor dem Wickeln der Körperlage
auf den Dorn gewickelt und muss hinreichend stark und steif sein,
um ohne Dehnung oder Faltenbildung unabhängig auf den Dorn gewickelt werden
zu können.
Außerdem
enthält
die Aluminiumfolienschicht typischerweise eine Kraftpapier-Unterlage,
die mit der Körperlage
aus Pappe verklebt wird. Aufgrund des durch die Folienschicht der
Auskleidung mit Kraftpapier-Unterlage bereitgestellten Absteifung
sind derartige Auskleidungen als "abgesteifte" Auskleidungen bekannt.
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Kleber auf wässriger Basis (oder "Nasskleber") werden zum Verkleben
der Auskleidungslage mit der Körperlage
bevorzugt, da Kleber auf Lösungsmittelbasis
angesichts verschiedener Bedenken bezüglich ihrer umweltverträglichen
Anwendung und Entsorgung auf Ablehnung stoßen. Es war bisher jedoch schwierig,
ein zuverlässiges
Haftenbleiben der wässrigen
Kleber auf der glatten und undurchlässigen Oberfläche der
Aluminiumfolienschicht zu erreichen. Demzufolge wurde eine Kraftpapier-Unterlage
mit der Folienschicht vorverklebt, so dass die Auskleidung mit der
Körperlage
aus Pappe mit Nassklebern verklebt werden kann. Allerdings wird
die Auskleidung durch das Kraftpapier teurer und dicker.
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Typischerweise enthält eine
Auskleidung mit einer Folienschicht eine Polymerschicht auf der Oberfläche der
Folie, die einwärts
zum Innern des resultierenden Behälters weist. Die Polymerschicht verhindert,
dass das Produkt im Behälter
mit der Folienschicht in Kontakt kommt, was in manchen Fällen eine Reaktion
verursachen kann, durch die die Folie korrodiert und das Produkt
verfärbt
oder auf andere Weise verändert.
Die Polymerschicht kann auch die Abriebbeständigkeit der Folie verbessern.
Die Polymerschicht ist häufig
auch ein heißsiegelfähiges Material,
wobei ein Randabschnitt der Auskleidungsbahn mit einem darüber liegenden
gegenüberliegenden
Randabschnitt der Bahn heißgesiegelt
werden kann.
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Bei der Herstellung rohrförmiger Verbundbehälter wird
ein Streifen bzw. eine Bahn eines Auskleidungsmaterials um einen
Formdorn gewickelt und über
den Dorn vorwärtsbewegt,
während
der rohrförmige
Verbundbehälter
gebildet wird. Bei den derzeit in der industriellen Fertigung solcher
Behälter üblichen
Geschwindigkeiten der Fertigungsstraßen wird die Auskleidungsbahn
typischerweise mit einer linearen Geschwindigkeit von 2 ms–1 (400
Fuß/min)
oder darüber
vorgeschoben und durch die auf die Auskleidung gewickelten Pappebahnen
und durch das Band oder ein anderes Gerät, das den rohrförmigen Behälter über den
Dorn vorschiebt, auf den Dorn gepresst. Folglich entsteht eine erhebliche
Reibung zwischen dem Dorn und der Auskleidung, durch die Wärme erzeugt
wird. Diese Wärme
kann eine Erweichung der Polymerschicht der mit dem Dorn in Kontakt
stehenden Auskleidung verursachen, mit dem Ergebnis, dass die Auskleidung
dazu neigt, am Dorn haften zu bleiben und auf dem Weg über den
Dorn "abgescheuert" wird.
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Um dieser Tendenz zum Scheuern entgegenzuwirken,
wird typischerweise ein Schmiermittel auf die Innenoberfläche der
Auskleidung aufgebracht. Außerdem
wird der Dorn in manchen Fällen gekühlt, um
seine Temperatur hinreichend niedrig zu halten, so dass die Polymerschicht
der Auskleidung weniger leicht zum Erweichen und Anhaften am Dorn neigt.
Wenn allerdings die Polymerfilmschicht die Funktion einer Heißsiegelschicht
zu erfüllen
hat, ergibt sich ein gewisser Zwiespalt, da einerseits eine niedrige
Dorntemperatur wünschenswert
ist, um Scheuern und Haftenbleiben der Auskleidung auf dem Dorn
zu verringern, während
andererseits eine höhere
Dorntemperatur zur Förderung
der Aktivierung der heißsiegelfähigen Polymerschicht
zur Bildung einer Dichtung wünschenswert
ist.
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Bei Verwendung einer abgesteiften
Auskleidung kann dieses Dilemma weitgehend vermieden werden, indem
die Auskleidung oder zumindest die Randabschnitte, die zur Bildung
einer Dichtung überlappt
sind, unmittelbar vor dem Wickeln der Auskleidung um den Dorn auf
eine Temperatur über
der Siegeltemperatur für
die Polymerschicht erwärmt
werden. Die relativ große
Masse der Folie und der Kraftpapierschichten wirkt als Kühlkörper bzw.
Wärmeschild,
der die Wärme
lang genug hält,
so dass die Randabschnitte der Auskleidung miteinander heißgesiegelt
werden können,
wenn die Auskleidungsbahn auf den Dorn gewickelt wird. Ein Verfahren
dieses Typs ist in der
EP
0,952,087 A beschrieben.
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Folien sind jedoch teuer, so dass
es wünschenswert
ist, einen Behälter
und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Behälters bereitzustellen, der
eine "nicht abgesteifte" Auskleidung mit
den erforderlichen Sperreigenschaften ohne die Aluminiumfolien-
und die Kraftpapierschicht enthält.
Wird jedoch eine nicht abgesteifte Auskleidung verwendet, entfällt die
Wärmeschildfunktion
der Folien- und Kraftpapierschichten. Die relativ dünne Polymerfilmauskleidung
ist folglich schwer zu erwärmen,
da ihre geringe Masse die Wärme
rasch abführt.
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Die Verwendung nicht abgesteifter
Auskleidungen bringt auch andere technische Herausforderungen mit
sich. So war es beispielsweise aufgrund der Probleme im Zusammenhang
mit dem Wickeln einer nicht abgesteiften Auskleidung auf den Dorn wie
Dehnung, Faltenbildung oder eine sonstige Verformung der Auskleidung
mit herkömmlichen
Wickelvorrichtungen und -verfahren nicht wirtschaftlich oder in
wirtschaftlicher Weise durchführ bar,
einen Behälter mit
einer nicht abgesteiften Auskleidungslage herzustellen. Angesichts
der erheblichen Einsparungen an Material und Kosten, die solche
nicht abgesteiften Auskleidungen bieten, wäre es trotzdem äußerst erstrebenswert,
Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung rohrförmiger Verbundbehälter mit
nicht abgesteiften Auskleidungen bereitzustellen.
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Nicht abgesteifte Auskleidungen bieten
außer
den Material- und Kosteneinsparungen noch weitere Vorteile. Im Einzelnen
ermöglicht
der Wegfall der Kraftpapier- und Folienschichten gerade Überlappungsnähte der
Auskleidung anstelle der herkömmlichen "schlangenartigen
Faltung", die traditionell
für Auskleidungen
mit Kraftpapier-Unterlage verwendet wurde. Die schlangenartige Faltung
ermöglicht
ein Heißsiegeln
der Polymerschichten auf der Oberfläche der Folienschicht miteinander.
Alternativ kann ein Schmelzkleber verwendet werden, um den unten liegenden
Rand der Auskleidungslage mit dem darüber liegenden Rand zu verkleben.
Der Rand des Kraftpapiers wird also nicht dem Innern des Behälters ausgesetzt
und somit werden Flüssigkeiten
im Behälter
nicht vom Kraftpapier aufgesaugt. Ein Beispiel einer solchen Faltung
ist in U.S.-Patent Nr. 5,084,284, erteilt an McDilda et al., dargestellt.
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Ein anderes Beispiel eines Behälters mit
einer schlangenartigen Faltung ist in der
US 5,318,499 beschrieben. Schlangenartige
Faltungen sind jedoch wegen ihrer größeren Dicke unerwünscht. Die
Dicke einer schlangenartig gefalteten Naht ist gleich der dreifachen
Dicke der Auskleidungslage. Bei relativ dicken abgesteiften Auskleidungen
bedeutet also die schlangenartige Faltung eine erhebliche Dicke
und verursacht Schwierigkeiten, wenn die Enden des rohrförmigen Behälters hermetisch
abgedichtet werden sollen. Insbesondere werden die Enden des Rohrs
nach dem Abschneiden häufig
nach außen umgestülpt, um
eine gerollte kreisförmige
Wulst oder einen gerollten kreisförmigen Flansch an einem oder beiden
Enden des Rohrs zu bilden, auf die bzw. den dann Verschlusskappen
oder Membranen angebracht und normalerweise mit der Wulst mittels
eines Kleberdichtmittels, Heißsiegeln
oder einer anderen Technik gesiegelt werden. In dem Bereich jedoch,
in dem die schlangenartig gefaltete Naht einen Abschnitt der Kantenoberfläche bildet,
kann die Stirnfläche
der Wulst oder des Flansches stark uneben sein und berg- und/oder
talartige Unregelmäßigkeiten
bilden. Demzufolge ist eine zusätzliche
Menge Kleberdichtmittel oder Heißsiegelmaterial erforderlich,
um diese Unregelmäßigkeiten
auszufüllen
und das Verschlusselement hermetisch mit dem rohrförmigen Behälter abzudichten.
Das zusätzliche
Aufbringen von Kleberdichtmittel oder Heißsiegelmaterial ist nachteilig,
da zusätzliches
Dichtmittel verwendet werden muss, und es für den Verbraucher schwieriger
ist, die Dichtung wegen des zusätzlichen
Dichtmittels zu entfernen. Enthält
beispielsweise eine Membran eine Heißsiegelschicht, muss die gesamte Heißsiegelschicht
dicker ausgeführt
werden, obwohl die größere Dicke
eigentlich nur um den Umfang der Membran, wo sie mit der Wulst in
Kontakt kommt, benötigt
wird.
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Aufgrund der oben beschriebenen Probleme in
Zusammenhang mit abgesteiften Auskleidungen sind Anstrengungen zur
Entwicklung von Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung rohrförmiger Verbundbehälter mit
nicht abgesteiften Auskleidungen unternommen worden, bei denen die
Folien- und Kraftpapierschichten der Auskleidung weggelassen worden
sind. Außerdem
wurde nach Verfahren und Vorrichtungen gesucht, um Verbundbehälter mit
Auskleidungen ohne schlangenartig gefaltete Naht herzustellen.
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Eine Auskleidung, die vollständig aus
einer oder mehreren relativ dünnen
Polymerschichten besteht, wäre
besonders vorteilhaft, da die zusätzlichen Folien- und Kraftpapierschichten
mit den entsprechenden Kosten entfallen würden, und die Auskleidungsnaht
am umgestülpten
Ende des Behälters
einen relativ kleinen Buckel darstellen würde, so dass die Probleme in
Zu sammenhang mit der hermetischen Abdichtung von Verschlüssen an
den Behälterenden
deutlich vermindert werden würden.
Demzufolge hat der Inhaber der vorliegenden Anmeldung Anstrengungen
zur Entwicklung durchführbarer
Verfahren und funktionsfähiger
Vorrichtungen zur Herstellung von Behältern mit solchen nicht abgesteiften Filmauskleidungen
unternommen. Der Inhaber der vorliegenden Anmeldung hat z.B. Verfahren
und Vorrichtungen zur Herstellung von Verbundbehältern mit nicht abgesteiften
Auskleidungen aus Polymerfilm und ohne schlangenartig gefaltete
Nähte entwickelt. Ein
Beispiel eines solchen Verfahrens ist in der
US 4,717,374 beschrieben. In diesem
Fall wird eine Polymerfilm-Auskleidung vor dem Wickeln der Körperlagen
auf einen Dorn gewickelt. Die Auskleidung wird so gewickelt, dass
eine überlagerte
Verbindung durch wärmeaktiviertes
Siegeln gebildet wird. Andere Beispiele für Verfahren zur Ausbildung
nicht abgesteifter Auskleidungen sind in der europäischen Patentanmeldung
Nr. 0857567, veröffentlicht
am 12. August 1998, mit dem Titel "Polymeric Liner Ply for Tubular Containers
and Methods and Apparatus for Manufacturing Same" und in US-Patent Nr. 5,829,669 mit
dem Titel "Tubular
Container and Methods and Apparatus for Manufacturing Same", erteilt am 3. November
1998, offenbart worden.
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Die Patentanmeldung '567 und das Patent '669 offenbaren Verfahren
und Vorrichtungen zum Formen von Verbundbehältern, bei denen gemäß einer
Ausführungsform
eine Polymerauskleidungsbahn mit einer einen Körper formenden Pappebahn vor
dem Wickeln um einen Formdorn verklebt wird. Durch "Vorlaminieren" der Polymerauskleidungsbahn
und der Pappebahn wird die Auskleidung wirksam durch die Pappebahn
abgesteift, so dass sie sich relativ leicht zum Dorn vorwärtsbewegen
lässt, ohne
bei diesem Prozess übermäßig gedehnt
oder anderweitig verformt zu werden. Die Polymerauskleidungsbahn
ist relativ zur Pappe, mit der sie verklebt wird, so versetzt, dass
sich ein Grenzrandbereich der Auskleidungsbahn über einen Rand der Pappebahn hinaus
er streckt. Die laminierte Pappe-/Polymerbahn wird um den Dorn gewickelt,
so dass die Ränder
der Pappebahn einander überlappen
und die Grenzrandbereiche der Polymerauskleidung einander überlappen.
Einer der Grenzrandbereiche der Auskleidungsbahn enthält eine
nicht wässrige
Kleberschicht, die durch Wärme
aktivierbar ist. Vor und/oder während die
laminierte Pappe-/Polymerbahn um den Dorn gewickelt wird, wird die
nicht wässrige
Kleberschicht auf dem Grenzrandbereich auf mindestens ihre Aktivierungstemperatur
erwärmt
und die überlappenden Ränder miteinander
heißgesiegelt.
Der resultierende Verbundbehälter
hat also eine Polymerauskleidung ohne schlangenartig gefaltete Nähte.
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Die Vorrichtung zum Laminieren der
Körper- und
Auskleidungslagen miteinander vor dem Aufwickeln der Lagen auf den
Dorn ist jedoch bei manchen Anwendungen möglicherweise nicht die vorteilhafteste.
So ist beispielsweise in manchen Fällen ein getrennter Satz Andruckwalzen
erforderlich, um die Laminierung vorzunehmen. Außerdem dürfte klar sein, dass die Vorratsrollen
sowohl der Auskleidungs- als auch der Körperlage auf derselben Seite
des Dorns angeordnet werden müssen,
was die Anordnung der Vorratsrollen und die Führung der Lagen zum Dorn komplizierter
macht als dies der Fall wäre,
wenn die Auskleidungs- und
Körperlagen
dem Dorn nicht von derselben Seite aus zugeführt werden müssten. Das Auswechseln
der Rollen kann ebenfalls erschwert sein, wenn die beiden Rollen
nahe beieinander liegen, was wahrscheinlich ist, um den Platz wirksam
zu nutzen.
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Angesichts des oben Gesagten wäre es äußerst wünschenswert,
ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundbehälters mit einer nicht abgesteiften Polymerfilmauskleidung
bereitzustellen. Ferner wäre es
wünschenswert,
ein Verfahren bereitzustellen, das die Bildung eines solchen Behälters ohne
Vorlaminieren der Körper-
und Auskleidungslagen gestattet. Es wäre weiterhin wünschenswert,
ein Verfahren bereitzustellen, das die Wicklung der Körper- und Auskleidungslagen
entweder von derselben Seite oder von gegenüberliegenden Seiten auf den
Dorn zulässt,
um die Flexibilität
für den
Konstrukteur und den Benutzer bei der Anordnung der Vorratsrollen der
Körper-
und Auskleidungslagen zu erhöhen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die obigen und andere Aufgaben werden von
der vorliegenden Erfindung erfüllt
und weitere Vorteile durch die vorliegende Erfindung erzielt, die ein
Verfahren zur Herstellung eines rohrförmigen Verbundbehälters enthält, der
eine Pappekörperbahn und
eine mit dieser verklebte nicht abgesteifte Polymerfilm-Auskleidungsbahn
aufweist, wobei die nicht abgesteifte Auskleidungsbahn um den Dorn
gewickelt wird, ohne dass sie zuvor mit der Pappebahn verklebt oder
vorlaminiert wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung enthält
die Auskleidungsbahn bzw. der Decklagenstreifen eine Schicht aus
wärmeaktiviertem
heißsiegelfähigem Material,
die zumindest einen ersten Randabschnitt der Auskleidungsbahn bedeckt,
und eine Schicht aus einem kompatiblen Polymermaterial, die zumindest
einen gegenüberliegenden
zweiten Randabschnitt der Auskleidungsbahn bedeckt. Das heißsiegelfähige Material
hat eine vorgegebene Siegeltemperatur, bei der das Material aktiviert
wird, um eine Bindung mit dem kompatiblen Polymermaterial zu bilden.
Die Auskleidungsbahn wird um den Dorn gewickelt, wobei das heißsiegelfähige Material
auf dem ersten Randabschnitt der Auskleidungsbahn nach außen weist,
und das kompatible Polymermaterial auf dem zweiten Randabschnitt nach
innen zum Dorn weist, und der ersten Randabschnitt vom zweiten Randabschnitt überlappt wird,
um dazwischen eine Überlappungsnaht
zu bilden, bei der die Schicht des heißsiegelfähigen Materials auf dem ersten
Randabschnitt in Kontakt mit dem kompatiblen Material auf dem zweiten Randabschnitt
steht. Zumindest die Randabschnitte der Auskleidungsbahn werden
in einer ersten Erwärmungsstation
vorerwärmt,
so dass das heißsiegelfähige Material
eine erhöhte
Temperatur unter seiner vorgegebenen Siegeltemperatur erreicht,
wenn die Randabschnitte zur Bildung der Überlappungsnaht überlappt
sind. In einer am Dorn befindlichen zweiten Erwärmungsstation wird weitere
Wärme lokal
zugeführt,
um die Temperatur des heißsiegelfähigen Materials
weiter auf mindestens die vorgegebene Siegeltemperatur zu erhöhen und
die Schichten des heißsiegelfähigen Materials
mit dem kompatiblen Material zu verbinden. Schließlich wird
eine Endlos-Körperlage
aus Pappe um die rohrförmige
Auskleidung auf dem Dorn gewickelt und mit dieser verklebt, um einen
rohrförmigen
Behälter
zu erzeugen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung erfolgt die Vorerwärmung der
Auskleidungsbahn durch Erhöhung
der Temperatur zumindest eines Abschnitts des Dorns auf eine höhere Temperatur,
wobei die Auskleidungsbahn so auf den Dorn gewickelt wird, dass
sie über
den Dornabschnitt mit erhöhter
Temperatur geführt
wird, bevor sie die zweite Erwärmungsstation
erreicht. Auf diese Weise kann die Dorntemperatur auf einer relativ
niedrigeren Temperatur gehalten werden, als sie erforderlich wäre, müsste die
gesamte Erwärmung
zur Aktivierung des heißsiegelfähigen Materials
durch den Dorn erfolgen. Somit wird ein Scheuern der Auskleidungsbahn
am Dorn auf ein Minimum gesenkt. Der Dornabschnitt mit erhöhter Temperatur
kann durch Umwälzen
eines erwärmten
Fluids durch den Dornabschnitt, durch Anordnen von Widerstandsheizelementen
im Dorn oder durch andere in der Heizungstechnik bekannte Mittel
erwärmt
werden.
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Gemäß einer anderen bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung wird die zusätzliche
wärme zur
Aktivierung des heißsiegelfähi gen Materials
lokal auf die Überlappungsnaht
der Auskleidung aufgebracht, indem ein Abschnitt des Dorns, über den
die Überlappungsnaht
geführt
wird, auf eine höhere Temperatur
erwärmt
wird als die des Dornabschnitts mit erhöhter Temperatur. Vorteilhafterweise
wird Infrarotstrahlurg auf die Überlappungsnaht
fokussiert und durchdringt die Randabschnitte der Auskleidung in
der Weise, dass die Dornoberfläche
unter der Überlappungsnaht
auf eine Temperatur über
der Siegeltemperatur des heißsiegelfähigen Materials
erwärmt
wird. Zusätzlich
zu oder anstelle des Infrarotstrahlers können jedoch auch andere Heizgeräte verwendet
werden, einschließlich
Umluft-Heißluftgeräte, die
auf die Überlappungsnaht
gerichtet werden, im Dorn angeordnete elektrische Heizgeräte oder
andere in der Heizungstechnik bekannte Heizgeräte.
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Zum Verkleben der Auskleidungs- mit
den Pappebahnen wird ein Kleber auf die Oberfläche der Pappebahn aufgebracht,
die zur Außenoberfläche der
rohrförmigen
Auskleidung weist. Vorteilhafterweise wird die Oberfläche der
Auskleidungsbahn, die die Außenoberfläche der
rohrförmigen
Auskleidung bildet, behandelt, um die Adhäsion des Klebers daran zu verbessern.
Die Oberfläche
der rohrförmigen
Auskleidung wird zur Verbesserung der Adhäsion des Klebers darauf behandelt.
Die Oberflächenbehandlung
bei einer bevorzugten Ausführungsform
weist eine Koronaentladungsbehandlung auf. Alternativ kann Beflammen
angewendet werden.
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Dünne
Polymerfilme sind dehnbar und deshalb wird die Spannung der Polymerfilm-Auskleidungsbahn
vorzugsweise gesteuert, um sie hinreichend niedrig zu halten, so
dass eine Dehnung der Auskleidungsbahn im Wesentlichen vermieden
wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird deshalb die Spannung der Auskleidungsbahn so
gesteuert, dass sie unter ca. 17,9 kgm–1 (1 lb./in.)
der Breite der Auskleidungsbahn liegt, womit Filme mit Dicken bis
herunter zu 12,7 μm
(0,0005 Inch) als Auskleidungsbahn verwendet werden können.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und
Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung
bestimmter bevorzugter Ausführungsformen
in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen weiter verdeutlicht;
es zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines rohrförmigen Verbundbehälters mit
einer nicht abgesteiften Auskleidung;
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2 eine
Querschnittsansicht entlang der Linie 2-2 in 1 durch die Auskleidungs-Überlappungsnaht
des Behälters;
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3 eine
schematische Querschnittsansicht entlang der Linie 3-3 in 2, die den mehrlagigen Aufbau
der Polymerfilmauskleidung zeigt;
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4 eine
schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Herstellung rohrförmiger Verbundbehälter mit
nicht abgesteiften Polymerfilmauskleidungen;
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5 eine
Querschnittsansicht entlang der Linie 5-5 in 4, die das Infrarotheizgerät und das Umluftheizgerät in der
Nähe der Überlappungsnaht der
Polymerfilmauskleidung zum Versiegeln der Überlappungsnaht detaillierter
darstellt;
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6 eine
Querschnittsansicht ähnlich
der von 2, die eine Überlappungsverbindung
des Typs mit schlangenartiger Faltung zeigt;
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7 eine
schematische Querschnittsansicht eines Behälters; und
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8 eine
schematische Ansicht des Behälters
von 7, nachdem dieser
in Längsrichtung
aufgeschnitten und aufgeklappt bzw. abgewickelt worden ist, so dass
die Behälterwand
flach liegt.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die Erfindung wird nunmehr unter
Bezugnahme auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen erläutert. Es
versteht sich jedoch, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen
beschränkt ist,
sondern andere Formen innerhalb des Gültigkeitsbereichs der beigefügten Ansprüche annehmen kann.
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1 und 2 zeigen einen Verbundbehälter 10 mit
einer nicht abgesteiften Auskleidung. Obwohl der rohrförmige Behälter 10 mit
einem kreisförmigen Querschnitt
dargestellt ist, kann er jede Querschnittsform haben, die sich durch
Wickeln des Rohrs um einen entsprechend geformten Dorn herstellen
lässt. Das
Rohr kann beispielsweise rechteckig mit abgerundeten Ecken geformt
werden. Die in 1 dargestellte
Ausführungsform
ist besonders vorteilhaft zur Verpackung von Kartoffel-Chips und
enthält
eine flexible Membrandichtung 11 sowie eine wieder verwendbare
Kunststoffverschlusskappe 12 über der Dichtung. Je nach Art
des zu verpackenden Produkts können
jedoch verschiedene andere Endverschlüsse verwendet werden. Ist z.B.
Teig zu verpacken, bestehen die Verschlusskappen typischerweise
aus Metall und werden durch Bördeln
abdichtend an den Enden des Behälters
angebracht.
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Wie detaillierter in 2 dargestellt enthält der rohrförmige Behälter 10 eine
Wand mit einer Körperlage 13,
die vorzugsweise aus Pappe gebildet ist, und eine Auskleidungslage 14,
die vorzugsweise aus einem Polymermaterial gebildet ist, das mit
der Innenoberfläche
der Körperlage 13 verklebt
wird. Das obere Ende des rohrförmigen
Behälters 10 wird
umgestülpt,
um eine Wulst 15 oder einen Flansch zu bilden, und die
Membrandichtung 11 wird hermetisch dicht auf der Oberfläche der
Wulst mit einem Dichtmittel (nicht dargestellt) angebracht. Die
Verschlusskappe 12 wird dann über der Wulst 15 eingerastet und
kann wieder verwendet werden, nachdem den Membrandichtung
11 entfernt
worden ist. Ein Metallverschluss (nicht dargestellt) kann am gegenüberliegenden
Ende des Behälters 10 befestigt
werden.
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Die Nähte, mit denen die verschiedenen
Lagen miteinander verbunden werden, sind in 2 dargestellt. Die Pappekörperlage 13 besteht
aus einer relativ dicken und steifen Pappe. Demzufolge werden bei
manchen Behältertypen
wie selbstöffnenden
Behältern
die Kanten zuerst abgeschrägt
und dann während
des Rohrformungsprozesses mit einem Kleber 20 zusammengefügt, um eine
starke Naht zu bilden. Die Auskleidungslage 14 wird mit
der Innenoberfläche
der Körperlage 13 mittels
Nasskleber 21 verklebt und die überlappenden Ränder der Auskleidungslage
werden miteinander verklebt, um sicherzustellen, dass der Behälter 10 vollkommen dicht
ist. Mit der Außenoberfläche der
Körperlage 13 wird
vorzugsweise eine Etikettenlage 22 verklebt, auf der sich
grafische Darstellungen und/oder gedruckte Angaben bezüglich des
Produktes im Behälter
befinden.
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Eine Vorrichtung zur Herstellung
rohrförmiger
Behälter
ist in 4 dargestellt.
Eine kontinuierliche Bahn aus Pappekörperlagematerial 13 wird
der Vorrichtung zugeführt
und durchläuft
zuerst ein Paar einander gegenüberliegender
Kantenschneider 31. Die Kantenschneider entfernen einen
Teil der quadratischen Kante der Körperlage 13, um erste 32 und zweite 33 Kanten
mit abgefaster Ausführung
zu erzeugen. Bei der Herstellung mancher Behältertypen, wo abgeschrägte Kanten
nicht erforderlich sind, können
die Kantenschneider 31 natürlich entfallen.
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Die Körperlage 13 wird dann
durch einen Kleber-Applikator 34 geführt, der einen Kleber 21 auf die
obere Oberfläche
der Körperlage
aufbringt. Der Kleber 21 ist vorteilhafterweise ein wässriger
Kleber, durch den die zahlreichen Probleme in Zusammenhang mit Klebern
auf Lösungsmittelbasis überwunden
werden. Aus dem Kleber verdampfende Lösungsmittel brauchen nicht
mit einer Spezialausrüstung
gesammelt zu werden, um Umweltvorschriften zu genügen. Ein
bevorzugter Kleber ist Nr. 72-4172 von der National Starch and Chemical
Company. Ein anderer Kleber, der ebenfalls verwendet werden kann,
ist Nr. 33-4060, der ebenfalls von der National Starch and Chemical
Company verfügbar
ist.
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Die Körperlage 13 und der
darauf aufgebrachte Nasskleber 21 werden dann unter einem Heizgerät 35 durchgeführt, das
zumindest einen Teil des Wassergehaltes des wässrigen Klebers 21 verdampft,
um den Kleber im Wesentlichen klebrig zu machen. Es ist wichtig,
dass dem Kleber die korrekte Wärmemenge
zugeführt
wird. Zu wenig Wärme
verdampft nicht genug Wasser in einer ausreichend kurzen Zeitdauer,
was dazu führt,
dass der Kleber nicht ausreichend klebrig wird. Umgekehrt trocknet
zu viel Wärme
den Kleber aus, so dass er an Klebrigkeit verliert. Es wurde festgestellt,
dass mindestens etwa 100.000 Jm–2 eine
geeignete Wärmemenge
ist, um den Nasskleber klebrig zu machen. Genauer gesagt wird eine
Erwärmung
des Klebers mit mindestens ca. 460.000 Jm–2 bevorzugt.
Es wurde festgestellt, dass bei einer Geschwindigkeit der Körperlage 13 von
ca. 0,25 ms–1 (50
Fuß/min)
(oder bei einer Erwärmungsdauer
unter ca. 3 Sekunden) die Erwärmung
des Klebers 21 mit einem Heizgerät 35, das einen Wärmefluss
von 200.000 Wm–2 hat, die Temperatur
der Pappekörperlage 13 mindestens
auf den Siedepunkt von Wasser, d.h. 100°C (212°F) in Meereshöhe, und
maximal auf 160°C
(320°F)
erhöht.
Für den
Durchschnittsfachmann versteht es sich jedoch, dass diese Parameter
in Abhängigkeit
von verschiedenen Faktoren einschließlich der Dicke der Kleberlage,
des Wirkungsgrades der Wärmequelle,
der Geschwindigkeit der Körperlage
(bei Geschwindigkeiten der Fertigungsstraße von bis zu 2 ms–2 (400
Fuß/min))
und der Art des verwendeten Klebers variieren können. Eine ausreichende Wärmemenge
ist also dafür
maßgeblich,
dass der Kleber in einer kurzen Zeitspanne klebrig wird ohne auszutrocknen.
Ein bevorzugter Typ Wärmequelle
ist ein Infrarotheizgerät,
obwohl auch verschiedene andere Wärmequellen z.B. Umlufterwärmung oder
dgl. verwendet werden können.
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3 zeigt
einen bevorzugten Aufbau der Auskleidung, die eine Heißsiegelschicht 60,
eine Sperrschicht 61 gegen Feuchtigkeit und eine Kleberschicht 63 enthält. Die
Sperrschicht 61 ist undurchlässig für Flüssigkeiten und Gase wie Sauerstoff. Wird
eine Sperre sowohl für
Flüssigkeiten
als auch vorzugsweise für
Gase gefordert, ist Polyester ein bevorzugtes Sperrmaterial. So
stellt beispielsweise metallisiertes Polyethylenterephthalat (PET)
eine gute Sperre gegen den Durchgang von Flüssigkeiten und Gasen bereit.
Für manche
Lebensmittelprodukte z.B. verschiedene Säfte ist jedoch keine Gassperre erforderlich
und andere Sperrmaterialien können
verwendet werden (obwohl die Sperre grundsätzlich auch undurchlässig für Gase sein
kann). Es versteht sich, dass verschiedene Sperrmaterialien oder
-eigenschaften je nachdem zu verpackenden Produkt eingesetzt werden
können.
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Alternative Sperrschichtmaterialien
enthalten Nylon, EVOH (Ethylenvinylalkoholpolymer und -copolymer),
Polyvinylidenchlorid, Polyethylen und Polypropylen und dgl., was
für den
Fachmann deutlich sein wird. Eine Oberfläche der Sperrschicht 61 kann
eine dünne
metallisierte Beschichtung 62 enthalten, um ein metallisches
Ausleben zu erzielen und um außerdem
die Sperreigenschaften zu verbessern. Die metallisierte Beschichtung 62,
die aus Aluminium gebildet werden kann, ist jedoch wesentlich dünner als
eine Folienlage und ist bei bestimmten Anwendungen nicht erforderlich,
um Festigkeits- oder Sperreigenschaften bereitzustellen. Somit kann auf
eine dicke und teure Folienlage in vorteilhafter Weise verzichtet
werden. Die Auskleidungslage 14 hat vorzugsweise eine Gesamtdicke
von weniger als ca. 75 μm
(3 mil) und beträgt
mehr bevorzugt eher 25 μm
(1 mil) oder weniger.
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Die Kleberschicht 63, die
nachstehend detaillierter beschrieben wird, weist ein Material auf,
das zum Verkleben mit sich selbst oder mit anderen kompatiblen Materialien
aktiviert wird, wenn es auf eine vorgegebene Siegeltemperatur des
Materials erwärmt
wird. Die heißsiegelfähige Schicht 60 weist
ein solches kompatibles Material auf, das problemlos an der Kleberschicht 63 haftet,
wenn diese auf ihre Siegeltemperatur erwärmt wird.
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Nunmehr sei erneut auf 4 verwiesen, aus der ersichtlich
ist, wie die Auskleidung 14 von einer Auskleidungsvorratsrolle 36 über ein
Spannungssteuerungsgerät 37 auf
ihrem Weg zum Wickeln um den Dorn 47 vorwärts transportiert
wird. Zur Steuerung der Auskleidungsspannung können verschiedene Typen von
Geräten
verwendet werden. Wie dargestellt enthält das Spannungssteuerungsgerät 37 einen
Motor 38 und eine Bremse 39 zur Beschleunigung
bzw. Verzögerung
der Auskleidungsvorratsrolle 36 sowie einen Bahnspeicher,
die eine Mehrzahl senkrecht beabstandeter Walzen 40 aufweist,
so dass die Auskleidung 14 serpentinenartig um die Walzen 40 gewickelt
wird. Mindestens eine der Walzen 40 ist relativ zu den
anderen Walzen 40 senkrecht beweglich, so dass die im Bahnspeicher
angesammelte Bahnlänge
variiert werden kann. Ein Sensor (nicht dargestellt) erfasst die
Länge der
im Speicher angesammelten Bahn und auf Basis des Signals vom Sensor
wird der Motor 38 betätigt
oder die Bremse 39 angelegt, um die Länge der angesammelten Bahn
innerhalb vorgegebener Grenzwerte zu halten. Ungeachtet des spezifischen
zur Steuerung der Auskleidungsspannung gewählten Geräts ist jedoch vorteilhafterweise
das Spannungssteuerungsgerät 37 in der
Lage, die Auskleidungsspannung unter ca. 17,9 kg/m (1 lb./in.) der
Breite der Auskleidung 14 und mehr bevorzugt unter ca.
9 kg/m (0,5 lb./in.) der Breite zu halten. Bei einer Auskleidung 14 mit
einer Breite von beispielsweise 0,18 m (7 Inch) sollte das Spannungssteuerungsgerät 37 vor zugsweise
die Auskleidungsspannung je nach Dicke des Films auf ca. 0,45 bis
1,35 kg (1 bis 3 lbs.) halten, wobei für dünnere Filme ein niedrigerer
Spannungswert erforderlich ist.
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Nach dem Spannungssteuerungsgerät 37 durchläuft die
Auskleidung 14 eine Oberflächenbehandlungseinheit 42,
in der die Außenoberfläche der Auskleidung 14 (d.h.
die nach außen
vom Dorn 47 weg weisende und mit der Pappekörperbahn 13 zu verklebende
Oberfläche)
behandelt wird, um die Benetzung und die Adhäsion des Klebers darauf zu
verbessern. Die Oberflächenbehandlungseinheit
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weist eine Koronaentladungseinheit auf. Es können jedoch statt
dessen andere Geräte
wie Beflammungsbehandlungsgeräte
verwendet werden. Nach dem Durchgang durch die Oberflächenbehandlungseinheit 42 durchläuft die
Auskleidung 14 ein optionales Schmiergerät 44,
in der ein Schmiermittel auf die Innenoberfläche der Auskleidung 14 (d.h.
auf die Oberfläche,
die mit dem Dorn 47 in Kontakt kommt) mit Ausnahme des
heißzusiegelnden
Randabschnitts aufgebracht wird, um den Vorschub der Auskleidung 14 über den
Dorn 47 zu unterstützen.
Bei manchen Anwendungen ist möglicherweise
kein Schmiermittel erforderlich, so dass das Schmiergerät 44 entfallen kann.
Hat beispielsweise die Auskleidung 14 eine innere Oberfläche aus
einem Material mit einer Schmelztemperatur, die erheblich höher als
die Dorntemperatur ist, stellt ein Scheuern der Auskleidung auf
dem Dorn wahrscheinlich kein nennenswertes Problem dar, so dass
das Schmiermittel eventuell entfallen kann.
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Nach dem Durch an durch das Schmiergerät 44 wird
die Auskleidung 14 spiralförmig um den Dorn 47 gewickelt,
so dass ein Grenzrandbereich bzw. -abschnitt 45 der Auskleidung 14 einen
gegenüberliegenden
Grenzrandbereich bzw. -abschnitt 46 einer zuvor aufgewickelten
Spirallage der Auskleidung 14 überlappt, um dazwischen eine Überlappungsverbindung 48 (2) zu bilden. Die Überlappungsverbindung 48 wird
gesiegelt, indem die Auskleidung 14 zur Erhöhung der
Temperatur der Auskleidung 14 auf mindestens die Siegeltemperatur
der Kleberschicht 63 erwärmt wird, die die äußere Oberfläche der
Auskleidung 14 definiert. Die Kleberschicht 63 enthält einen
nicht wässrigen
Polymerkleber, der bei einer vorgegebenen Siegeltemperatur aktiviert
wird. Solche Kleber, die als "Kontakt
(dry-bond)"-Kleber bekannt sind,
können
eines oder mehrere der folgenden Polymere oder davon modifizierten
Copolymere enthalten:
Ethylenvinylacetat, Ethylenacrylsäure, Methylenacrylsäure, Ethylmethylacrylat,
Metallozene und Mischungen aus diesen oder mit kostengünstigeren
Polyolefinen. Eine bevorzugte Ausführungsform ist in 3 dargestellt und enthält eine
aus zwei Teilschichten 63a,b bestehende Kleberschicht 63,
die gemeinsam extrudiert werden. Die innere Teilschicht 63a besteht
vorzugsweise aus Methylenacrylsäure, die
gut an der Polyestersperrschicht 61 haftet, und die äußere Teilschicht 63b besteht
vorzugsweise aus Ethylmethylacrylat, das gut an der Körperlage 13 aus Pappe
haftet. Die Kleberschicht 63 wird als Teil der Auskleidungslage
hergestellt.
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Eine Dichtschicht 60 kann
ebenfalls einen Bestandteil der Auskleidungslage 14 bilden
und die innere Oberfläche
der Auskleidungslage definieren. Die Dichtschicht 60 stellt
eine Oberfläche
bereit, auf der die Kleberschicht 63 haftet, wenn der erste Grenzrandbereich 45 der
Auskleidungslage 14 mit dem zweiten Grenzrandbereich 46 in
eine Überlappungsbeziehung
gebracht wird. Die Dichtschicht 60 enthält ein Polyolefinpolymer, bei
dem es sich vorzugsweise um ein Polyethylen hoher Dichte oder ein Gemisch
aus Polyethylen hoher und niedriger Dichte handelt.
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Ein vorteilhaftes Merkmal der Dichtschicht 60 ist,
dass sie eine höhere
Schmelztemperatur hat als die Kleberschicht 63. Wie oben
erwähnt
wird der erste Grenzrandbereich 45 der Auskleidungslage 14 auf
eine Temperatur erwärmt,
bei der die Kleberschicht 63 aktiviert wird. Bestünde jedoch
die Dichtschicht 60 aus dem gleichen Polymer wie die Kleberschicht 63 oder
hätte sie
eine Schmelztemperatur gleich der oder unter der der Kleberschicht 63,
würde die
Dichtschicht 60 schmelzen und wahrscheinlich am Dorn 47 haften
bleiben, was den Wickelprozess stark beeinträchtigen würde. Die vorliegende Erfindung
ist jedoch nicht mit diesem Problem behaftet, da die Schmelztemperatur
der Dichtschicht 60 höher
ist als die Siegeltemperatur der Kleberschicht 63.
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Ein wichtiger Aspekt der vorliegenden
Erfindung ist das Verfahren, mit dem die überlappenden Grenzrandbereiche 45 und 46 der
Auskleidung 14 erwärmt
werden, um die Kleberschicht 63 zu aktivieren und die versiegelte Überlappungsverbindung 48 zu bilden.
Da die Auskleidung 14 sehr dünn ist, hat sie eine sehr geringe
Wärmespeicherungskapazität. Ein Erwärmen der
Auskleidung 14, bevor diese auf den Dorn 47 gewickelt
wird, wäre,
deshalb angesichts der raschen Abkühlung nach dem Heizgerät und vor
dem Wickeln um den Dorn unwirksam und außerdem schwer durchführbar. Demzufolge
erfolgt die Erwärmung
der Auskleidung 14 gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in einem zweistufigen Prozess, während sich
die Auskleidung 14 auf dem Dorn 47 befindet, indem
der Dorn als Kühlkörper bzw.
Abstrahlkörper
zur wirksamen Erwärmung
der Überlappungsverbindung
der Auskleidung wirkt. Im Einzelnen hat ein Abschnitt 48 des Dorns
einen Fluidkanal 49, durch den ein erwärmtes Fluid zirkuliert, um
die Temperatur des Abschnitts 48 auf eine Temperatur unterhalb
der Siegeltemperatur der Kleberschicht 63 der Auskleidung
zu erhöhen. Beträgt beispielsweise
die Siegeltemperatur der Kleberschicht 63 ca. 82 bis 104°C (180–220°F), wird
der erwärmte
Abschnitt 48 des Dorns auf ca. 54 bis 77°C (130–170°F) erwärmt (also
etwa 10°C
(50°F) unter der
Siegeltemperatur der Kleberschicht). Die Auskleidung 14 verläuft dann über den
erwärmten
Dornabschnitt 48, während
sie um den Dorn gewickelt wird, und wird somit auf eine Temperatur
vorerwärmt,
die der des Dornabschnitts 48 im Wesent lichen gleich ist. Die überlappenden
Randabschnitte 45 und 46 der Auskleidung 14 werden
dann durch ein Paar lokaler Heizgeräte, insbesondere durch ein
Infrarotheizgerät 50a und
ein Umluftheizgerät 50b,
die die Wärme
lokal auf die Überlappungsverbindung 48 der
Auskleidung richten, auf mindestens die Siegeltemperatur der Kleberschicht 63 weiter
erwärmt.
Wie auch aus 5 zu ersehen
ist, richtet das Infrarotheizgerät 50a die
Infrarotstrahlung auf die Überlappungsverbindung 48.
Die Infrarotstrahlung durchdringt die überlappenden Randabschnitte 45 und 46 der
Auskleidung und erwärmt
einen unter den Randabschnitten 45, 46 liegenden
Abschnitt der Oberfläche
des Dorns 47 lokal auf eine Temperatur, die mindestens so
hoch ist wie und vorzugsweise höher
ist als die Siegeltemperatur der Kleberschicht 63. Das
Infrarotheizgerät 50a und/oder
das Umluftheizgerät 50b können in
Spiralrichtung verlängert
ausgeführt
werden. Als Alternative zum Einsatz der Infrarot- oder Umlufterwärmung kann
ein Laser verwendet werden, um die Überlappungsverbindung zum Siegeln
der Randabschnitte der Auskleidung miteinander zu erwärmen.
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Nachdem die Auskleidungsränder gesiegelt worden
sind, um ein Polymerfilmrohr auf dem Dorn 47 zu bilden,
wird die Pappebahn 13 (oder mehrere Pappebahnen im Falle
einer mehrlagigen Körperwand)
auf die Auskleidung 14 gewickelt und mit dieser durch den
Kleber 21 auf der Pappebahn 13 verklebt. Das Rohr
wird dann über
den Dorn 47 durch einen Rohrförderer wie ein um ein Paar
gegenüberliegende
Riemenscheiben 52 gewickeltes Wicklungsband 51 vorgeschoben.
Das Wicklungsband bzw. der Wickelriemen 51 hat nicht nur
die Funktion, das Rohr zu drehen und vorzuschieben, sondern übt auch Druck
auf die überlappenden
Ränder
der Körperlage 13 und
der Auskleidungslage 14 aus, um eine feste Verbindung zwischen
den jeweiligen Rändern
der Lagen sicherzustellen.
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Eine äußere Etikettenlage 22 wird
dann vorzugsweise über
einen Kleber-Applikator 53 geführt und um die Körperlage 13 gewickelt.
Die Etikettenlage 22 könnte
vor dem Wicklungsband 51 aufgebracht werden. In einer Schneidestation 54 wird
das kontinuierliche Rohr auf bestimmte Längen zugeschnitten und vom
Dorn 47 abgenommen.
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Ein vorteilhaftes Merkmal eines Behälters wie
des gemäß der vorliegenden
Erfindung geformten Behälters 10 ist,
dass durch das Wickeln der Auskleidung 14 auf den Dorn,
bevor sie mit der Körperlage 13 laminiert
wird, die Auskleidung 14 spannungsfrei (d.h. ohne nennenswerte
Spannung oder nennenswerten Druck in Umfangsrichtung) eben auf der angrenzenden
Körperlage 13 anliegen
kann. Dieses Merkmal wird anhand von 7 und 8 erläutert, die einen Behälter 10 in
einer Querschnittsendansicht schematisch zeigen, in der zur Verdeutlichung
die Dicke der Auskleidung 14 relativ zur Körperlage 13 unverhältnismäßig groß dargestellt
ist. 7 zeigt den Behälter 10 in
seinem normalen Zustand. In 8 ist der
Behälter 10 in
Längsrichtung
aufgeschnitten und aufgeklappt bzw. abgewickelt worden, so dass
die Behälterseitenwand
flach liegt. Wie aus 7 zu
ersehen ist, ist der Innenradius RL der Auskleidung 14 unvermeidlich
kleiner als der Innenradius RB der Körperlage 13 und ist
speziell um die Dicke der Auskleidung 14 plus die Dicke
des Klebers (in 7 und 8 nicht dargestellt; siehe
jedoch Bezugszeichen 21 in 2),
der die Auskleidung mit der Körperlage
verklebt, kleiner. Folglich muss die Auskleidung 14 notwendigerweise
eine Umfangslänge
2πRL haben,
die kleiner ist als die Umfangslänge
2πRB der
Körperlage 13.
Das Gleiche muss für
jeden Behälter
gelten, der eine mit der Innenoberfläche einer Körperlage verklebte Auskleidung
hat. Bei dem gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellten Behälter 10 ist
jedoch die Umfangslänge
der Auskleidung 14 selbst dann noch kleiner als die der
Körperlage 13,
wenn der Behälter
aufgeschnitten und aufgeklappt wird und die Auskleidung 14 sowie
die Körperlage 13 entspannt
sind wie in 8 dargestellt.
Damit der in 8 dargestellte
Zustand der Lagen erzielt werden kann, muss angenommen werden, dass
die Auskleidung 14 nicht mit der Körperlage 13 verklebt
ist und deshalb relativ zur Körperlage 13 frei
gleiten kann, wenn der Behälter
aufgeklappt wird. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung stellt
im Wesentlichen eine Umkehr des soeben beschriebenen Aufklappvorgangs
dar. Das heißt,
die Auskleidung 14 wird zuerst um den Dorn gewickelt und
befindet sich in einem Zustand, in dem sie im Wesentlichen frei
von Druck in Umfangsrichtung ist (und in dem sie tatsächlich unter
einer geringen vom Spannungssteuerungsgerät 37 gesteuerten Spannung
steht), und dann wird die den Kleber auf ihrer inneren Oberfläche tragende Körperlage 13 über der
Auskleidung um den Dorn gewickelt, so dass sie sich in einem Zustand
befindet, im dem sie im Wesentlichen frei von Druck in Umfangsrichtung
ist (und in dem sie tatsächlich
ebenfalls unter einer durch die Reibung der verschiedenen Walzen
und Geräte,
die die Körperlage
auf ihrem Weg zum Dorn durchläuft,
verursachten Spannung steht). Da die Auskleidung 14 und
die Körperlage 13 getrennt
auf den Dorn gewickelt und nicht im ebenen Zustand vorlaminiert
und dann um den Dorn gewickelt werden, können sie relative Bewegungen
ausführen,
so dass die Auskleidung im druckfreien Zustand eben auf der Körperlage
liegen kann. Werden im Gegensatz dazu die Körperlage und die Auskleidung
vorlaminiert und dann gewickelt, muss die Auskleidung notwendigerweise
in Umfangsrichtung verkürzt
werden, da die Auskleidung und die Körperlänge im ebenen Zustand zunächst dieselbe
Länge haben,
es sei denn, zwischen der Auskleidung und der Körperlage findet eine spätere relative
Bewegung statt. Deshalb können
derartige Vorlaminierungsverfahren manchmal dazu führen, dass
die Auskleidungen nicht eben und glatt auf der Körperlage liegen. Die vorliegende
Erfindung ermöglicht
jedoch, dass die Auskleidung eben und glatt an der Körperlage
in einem im Wesentlichen von Druck in Umfangsrichtung freien Zustand
anliegt.
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Nachdem die Behälter 10 geformt worden sind,
werden die Enden der Behälter 10 nach
außen gestülpt, um
die Wulst 15 oder einen Flansch zu bilden. Ein weiteres
vorteilhaftes Merkmal der Polymerauskleidungslage gemäß der vorliegenden
Erfindung ist, dass die Elastizität des Polymers dafür sorgt,
dass die Wulst 15 nach dem Umstülpen in diesem Zustand verbleibt.
Herkömmliche
nicht elastische Folienauskleidungen können dazu neigen, dass sich
die Wulst 15 wieder zurückrollt
oder reißt,
was beim Verschließen
der Enden problematisch sein kann.
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Nach dem Befüllen mit dem Lebensmittelprodukt
wird bzw. werden ein oder beide Enden des Behälters 10 vorzugsweise
mit einer Membrandichtung 11 verschlossen. Über die
Dichtung 11 kann dann eine Verschlusskappe 12 gesetzt
werden. Die nicht abgesteifte Auskleidungslage 14 ist erheblich dünner als
herkömmliche
Folienauskleidungen, und somit kann anstelle einer schlangenartig
gefalteten Naht eine gerade Überlappungsnaht
verwendet werden. Deshalb sind an der Stelle, an der die Naht die Wulst
schneidet, wesentlich kleinere Unregelmäßigkeiten vorhanden. Die Membrandichtung 11 kann also
auf preiswerte und einfache Weise mit einer minimalen Menge Kleberdichtmittel
an der Wulst 15 angebracht und Sitz sowie Abnehmbarkeit
der Kappe können
verbessert werden.
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Die Erfindung ist nicht auf ein Verfahren
zur Herstellung von Behältern
beschränkt,
bei denen die Auskleidung eine gerade Überlappungsnaht hat, sondern
gilt auch für
Behälter,
bei denen die Auskleidung eine gefaltete Naht ähnlich einer schlangenartigen
Faltung hat. 6 zeigt
einen Querschnitt durch den Überlappungsbereich
einer alternativen bevorzugten Ausführungsform eines Behälters 10', bei dem ein
gefalteter Grenzrandbereich 45' der Auskleidung 14' von einem gegenüberliegenden
Grenzrandbereich 46' der
Auskleidung überlappt
und mit diesem versiegelt wird. Es versteht sich, dass die innere Oberfläche des
Grenzrandbereichs 46' somit
mit der inneren Oberfläche
des gefalteten Teils des anderen Grenzrandbereichs 45' in Kontakt
steht. Wird also die Auskleidung 14' mit einer die innere Oberfläche der Auskleidung 14' bildenden siegelfähigen Schicht ähnlich der
Dichtschicht 60 der Auskleidung 14 gemäß 3 versehen, wird die Überlappungsverbindung 48' durch Erhöhen der
Temperatur der Auskleidung im Überlappungsbereich
auf mindestens die Siegeltemperatur der Dichtschicht versiegelt.
Die heißsiegelfähige Schicht
darf nur auf die inneren Oberflächen
der Grenzrandbereiche 45' und 46' und nicht auf
die restliche innere Oberfläche
der Auskleidung 14' aufgebracht
werden, um Probleme durch Scheuern der Auskleidung auf ein Minimum
zu senken, die auftreten würden,
wenn die heißsiegelfähige Schicht
auf ihre Siegeltemperatur erwärmt
wird. Derartige heißsiegelfähige Schichten
im Randbereich könnten
durch Koextrusion des Auskleidungsmaterials oder mit aufgebrachten
Blasfolien gebildet werden. Alternativ könnte ein wärmeaktivierbarer Kleber ähnlich der
Kleberlage 63 des Auskleidung 14 auf die innere
Oberfläche
des gefalteten Teils des Randes 45' aufgebracht werden, wobei jedoch
der Rest der inneren Oberfläche
des Auskleidung 14' nicht
damit beschichtet wird.
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Zahlreiche Modifikationen und andere
Ausführungsformen
der Erfindung, die die Vorteile der in den vorstehenden Beschreibungen
und den zugehörigen
Zeichnungen dargelegten Lehren aufweisen, werden sich für einen
Fachmann, den diese Erfindung betrifft, ergeben. Es versteht sich
deshalb, dass die Erfindung nicht auf die spezifischen offenbarten Ausführungsformen
beschränkt
ist, und dass Modifikationen und andere Ausführungsformen vom Gültigkeitsbereich
der beiliegenden Ansprüche
abgedeckt sein sollen. So sind beispielsweise die rohrförmigen Behälter nicht
notwendigerweise spiralförmig
gewickelt, sondern können
statt dessen in Längsrichtung gewickelt
werden, um ein "übereinandergerolltes (convolute)" Rohr mit einer sich
axial erstreckenden Naht zu bilden. Obwohl die rohrförmigen Behälter vor allem
in Zusammenhang mit Lebensmittelprodukten beschrieben worden sind,
versteht es sich außerdem,
dass die Behälter
auch für
andere Produkte verwendet werden könnten, für die die Auskleidungslage
von Vorteil ist, wie z.B. Tusche oder Dichtmaterial. Obwohl hierin
spezielle Begriffe verwendet worden sind, sind sie nur im allgemeinen
und beschreibenden und nicht im einschränkenden Sinne zu verstehen.