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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbundbehälter, und
sie bezieht sich insbesondere auf Verbundbehälter, die auf ihrer Innenseite
mit einer ablösbaren
Auskleidung versehen sind.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Lebensmittel-
und Trinkprodukte sowie andere verderbliche Güter sind oft in rohrförmigen Behältern verpackt,
die an beiden Enden verschlossen sind. Beim Verpacken solcher verderblichen
Lebensmittelprodukte ist ein Behälter
erforderlich, der steif genug ist, um seine Form zu behalten, wenn
er einem verminderten Innendruck unterliegt, der in dem Behälter entsteht,
während
das Lebensmittelprodukt zum Schutz vor Verderb, Auslaufen und Verunreinigung
fest verschlossen wird. Beachtliche Einsparungen sowie Vorteile
im Hinblick auf den Umweltschutz können erreicht werden durch
die Verwendung von Verbundbehältern
im Gegensatz zu den herkömmlichen
Behältern
aus Glas und Metall. Verbundbehälter
umfassen normalerweise mindestens eine Körperlage aus Papier oder einem
anderen Material, das die Hauptstütze für den Behälter bereitstellt. Die Körperlage
kann gebildet werden, indem man einen Endlosstreifen des Materials
der Körperlage
um einen Dorn wickelt, oder indem man das Material der Körperlage
durch eine Reihe von Formungselementen führt, um das Material in einer
zusammengerollten Form um den Dorn zu wickeln. Das Rohr wird dann am
stromabwärtigen
Ende des Dorns in vorbestimmte Stücke geschnitten und mit Verschlussdeckeln versehen,
um den Behälter
zu vervollständigen.
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Um
den Behälter
hermetisch zu versiegeln, wird oft eine flüssigkeitsundurchlässige Auskleidungslage
auf die Innenseite der Körperlage
aus Pappe geklebt. Die Auskleidungslage dichtet das Lebensmittelprodukt
in dem Körper
ab und verhindert außerdem,
dass Flüssigkeiten,
die das Lebensmittelprodukt möglicherweise
verunreinigen können,
in den Behälter
gelangen. Manche Auskleidungslagen sind auch gasundurchlässig, um
nicht nur zu verhindern, dass Gerüche des Lebensmittelprodukts
aus der Dose entweichen, sondern um auch zu verhindern, dass Umgebungsluft
in den Behälter
eindringt und das Lebensmittelprodukt verdirbt. Während die Körperlage
also den Zweck hat, dem Behälter
die notwendigen strukturellen Eigenschaften zu verleihen, bietet
die Auskleidungslage Barriereeigenschaften, die notwendig sind,
um das Lebensmittelprodukt zu schützen und zu erhalten.
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Außerdem ist
normalerweise eine Etikettenlage vorhanden und auf die Außenseite
der Körperlage
aus Pappe geklebt. Die Etikettenlage, bei der es sich normalerweise
um ein papierartiges Material handelt, ist eine Informationsquelle,
die Informationen über
das Produkt, Anweisungen und Informationen über die Einhaltung von Vorschriften
vermittelt. Das Etikett ist vorzugsweise auch dekorativ und für den Verbraucher
optisch ansprechend, was die Attraktivität im Regal erhöht und das
Interesse des Verbrauchers an dem Lebensmittelprodukt erhöht.
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Bei
bestimmten Lebensmittelprodukten entsteht in dem Behälter ein
Vakuum, das auf die Verarbeitungsbedingungen zurückzuführen ist. Insbesondere werden
Produkte, die mit einer Temperatur, die höher ist als die Raumtemperatur,
in den Behälter eingelegt
werden, ein leichtes Vakuum erzeugen, sobald die Verschlussdeckel
auf den Behälter
gelegt wurden und die Temperatur der Produkte auf Raumtemperatur
absinkt. Zum Beispiel können
relativ heiße
Kartoffelchips in den Behälter
eingelegt und dann in dem Behälter
durch einen Verschlussdeckel verschlossen werden. Infolgedessen
wird heiße
Luft in dem Behäl ter
eingeschlossen. Wenn die Temperatur der Luft in dem Behälter absinkt,
nimmt auch das Volumen der Luft ab. Somit entsteht in dem Behälter ein leichtes
Vakuum. Wegen der Konstruktion des Verbundbehälters kann die Entstehung von
Vakuum im Inneren des Behälters
die aus Pappe bestehende Körperlage
des Behälters übermäßig unter
Spannung setzen, was oft dazu führt,
dass die Behälterwände auf
der Länge
des Behälters
ganz oder teilweise nach innen zusammenfallen. Dies kann zu einem
inakzeptablen Aussehen des Verbundbehälters oder zu einer inakzeptablen
Versiegelung des Produkts in dem Behälter führen. Dieses Problem kann noch
verstärkt
werden, wenn in einer bestimmten Höhe verpackte Behälter dann
zu einem niedriger gelegenen Ort (und somit mit niedrigerem Umgebungsluftdruck)
geliefert werden, was den Druckunterschied zwischen der Innenseite
und der Außenseite der
Behälter
noch weiter vergrößert.
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Das
US-Patent Nr. 4,158,425 erörtert
Probleme im Zusammenhang mit dem Vakuumverpacken von Lebensmittelprodukten
in Verbundbehältern.
Um zu verhindern, dass die aus Pappe bestehende Körperlage
des Behälters
beim Entstehen des Vakuums im Inneren des Behälters ganz oder teilweise zusammenfällt, hat
der Behälter
gemäß dem Patent '425 eine undurchlässige oder
hermetisch versiegelte Auskleidung, die innen an dem Behälterkörper nur
an dessen entgegengesetzten Enden befestigt ist, wobei der Großteil der
Länge der
Auskleidung von dem rohrförmigen
Körper
frei ist, damit sich die Auskleidung nach innen zusammenziehen kann,
ohne dass der Behälterkörper selbst übermäßig unter
Spannung gesetzt wird. Eine Atmosphäre eines Vakuums bzw. eines
verminderten Drucks innerhalb der Auskleidung führt dazu, dass sich die Auskleidung
im Wesentlichen unabhängig
von dem umgebenden Behälterkörper in
Kontakt mit dem Produkt nach innen verformt. Die Spannungen, die
auf den Behälterkörper übertragen
werden, bestehen also an dessen entgegengesetzten Enden, die wiederum
durch zwei herkömmliche
Abschlusskappen versteift werden.
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Bei
dem Patent '425
muss jedoch der Klebstoff zwischen der Auskleidungslage und der
Körperlage
aus Pappe durch einen speziellen Klebstoffapplikator aufgebracht
werden, der eine einzigartige spiralförmige Konstruktion hat, so
dass der Klebstoff nur an den jeweiligen Enden des Verbundbehälters aufgebracht
wird. Durch die Verwendung des spiralförmig konstruierten Klebstoffapplikators
wird das Produktionsverfahren noch komplexer, und die Arten von
rohrförmigen
Verbundbehältern,
die mit diesem speziellen Klebstoffapplikator verarbeitet werden können, sind
eingeschränkt.
Wenngleich das Patent '425
eine sich nach innen bewegende Auskleidung bereitstellt, ist es
wünschenswert,
eine sich nach innen bewegende Auskleidung unter Verwendung herkömmlicher
Fertigungsverfahren, wie zum Beispiel mit herkömmlichen walzenförmigen Klebstoffapplikatoren,
bereitzustellen. Die
EP
0,948,152 A1 beschreibt einen weiteren Verbundbehälter zum
Vakuumverpacken von Ware. Die Lehre dieses Patents will einige der
mit dem Patent '425
verbundenen Probleme lösen.
Es findet sich jedoch keine Beschreibung, wie eine sich nach innen
bewegende Auskleidung unter Verwendung herkömmlicher Fertigungsverfahren
bereitgestellt werden soll.
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Darüber hinaus
können
Verbundbehälter,
die zur Verwendung mit Produkten konstruiert sind, die während der
Verarbeitung dem raschen Entstehen eines Vakuums unterliegen, die
Körperlage
immer noch übermäßig unter
Spannung setzen, weil beim Entstehen von Vakuum ein Vakuum zwischen
der Auskleidungslage und der Körperlage
entstehen kann, wenn die Körperlage
nach innen gezogen wird. In dieser Hinsicht erfordern viele Verbundbehälter ein Luftloch
in der Körperlage,
damit Luft rasch zwischen den nicht festgeklebten Abschnitten der
Auskleidungslage und der Körperlage
hindurchgelangen kann, was das Herstellungsverfahren noch komplexer
macht.
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Demzufolge
besteht in der Industrie ein Bedarf an einem Behälter, der Lebensmittelprodukte hermetisch
versiegelt, aber unter Verwendung herkömmlicher Fertigungsverfahren
hergestellt werden kann. Gleichzeitig wäre ein solcher Behälter jedoch so
robust, dass der Behälter
den Strapazen beim Verpacken, Versand und bei der Lagerung der Produkte,
die ein Vakuum in dem Behälter
erzeugen, standhalten kann.
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INHALT DER
ERFINDUNG
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Verschiedene
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Nebenansprüchen definiert.
Einige bevorzugte Merkmale sind in den Unteransprüchen definiert.
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Der
Verbundbehälter
der vorliegenden Erfindung wird der Notwendigkeit einer problemlosen
Fertigung gerecht und bietet gleichzeitig die Festigkeit, die notwendig
ist, um eine hermetische Versiegelung aufrechtzuerhalten, wenn das
Vakuum in dem Behälter
erzeugt wird, indem eine biegsame Auskleidung bereitgestellt wird,
die unter Verwendung herkömmlicher
Applikationsverfahren auf eine angrenzende rohrförmige Körperwand geklebt wird, sich
aber im Wesentlichen von der angrenzenden rohrförmigen Körperwand ablösen kann,
wenn der Behälter
für ein vorbestimmtes
Zeitintervall auf eine Schwellentemperatur erwärmt wird. Der abgelöste Abschnitt
der Auskleidungslage kann sich also ungehindert nach innen auf die
darin enthaltenen Produkte zu bewegen. Die biegsame Auskleidung,
die mindestens eine Schicht aus einem polymeren Material aufweist,
wird zunächst
auf der gesamten Länge
des Behälters
auf eine rohrförmige
Körperwand
geklebt. Wenn der Behälter
jedoch erwärmt
wird, beginnt der Klebstoff seine Klebefähigkeit zu verlieren. Außerdem zieht
sich das polymere Material der Auskleidungslage während des
Erwärmungsvorgangs
zusammen, so dass sich die Auskleidung im Wesentlichen von der rohrförmigen Körperwand
zurückzieht.
An sich muss bei dem rohrförmigen
Verbundbehälter
der vorliegenden Erfindung kein spezieller Klebstoff aufgebracht
werden, was andernfalls die Kosten und Komplexität des Fertigungsverfahrens
erhöhen
würde.
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Insbesondere
umfasst der Verbundbehälter der
vorliegenden Erfindung eine rohrförmige Körperwand mit entgegengesetzten
Enden und Innen- und Außenseiten.
Die biegsame Auskleidung umfasst eine äußere Schicht mit Innen- und
Außenseiten,
wobei die Außenseite
der äußeren Schicht
unter Verwendung eines mit Wärme
ablösbaren
Klebers ablösbar
auf die Innenseite der rohrförmigen
Körperwand
geklebt ist. Die biegsame Auskleidung umfasst außerdem eine auf die äußere Schicht
geklebte innere Schicht, die aus einem polymeren Material gebildet
ist, das sich bei Erwärmung
zusammenzieht. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die innere
Schicht eine Polyethylenfolie. Wenn der Behälter für das vorbestimmte Zeitintervall
auf die Schwellentemperatur erwärmt
wird, löst
sich die Auskleidung im Wesentlichen von der rohrförmigen Körperwand
ab und kann sich ungehindert nach innen auf die darin enthaltenen
Produkte zu bewegen, so dass sie die Produkte nicht nur hermetisch
versiegelt, sondern auch abstützt.
Wenn von den in dem Behälter abgelegten
Produkten ein Vakuum erzeugt wird, wirkt das Vakuum auf diese Weise
nicht direkt auf die rohrförmige
Körperwand,
womit verhindert wird, dass die Körperwand versehentlich zusammenfällt. Stattdessen
bewegt sich die Auskleidungslage nach innen, um die Drücke auf
beiden Seiten der Auskleidungslage im Wesentlichen auszugleichen.
Wenn der Behälter
geöffnet
wird, kann die Auskleidung von den Produkten wegbewegt werden, so
dass die Produkte entnommen werden können. Ein Etikett umgibt die Außenseite
der Körperwand.
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Zugehörige Verfahren
sind ebenfalls Bestandteil der Erfindung und umfassen, gemäß einer Ausführungsform,
die folgenden Schritte: Bereitstellen einer rohrförmigen Körperwand
aus Pappe mit entgegengesetzten Enden und einer biegsamen Auskleidung
angrenzend an eine Innenseite der rohrförmigen Körperwand; Schließen eines
Endes der rohrförmigen
Körperwand;
und Erwärmen
der rohrförmigen
Körperwand
und der Auskleidung in einer Weise, dass sich die Auskleidung im
Wesentlichen von der rohrförmigen
Körperwand
ablöst.
Bei einer Ausführungsform können Lebensmittelprodukte
mit einer Temperatur, die höher
ist als Raumtemperatur, innerhalb der biegsamen Auskleidung abgelegt
werden, und das offene Ende des Behälters kann dann mit einem Verschlussdeckel
verschlossen werden. Wenn die innerhalb der Auskleidungslage abgelegten
Produkte auf Umgebungstemperatur abkühlen, entsteht innerhalb der
Auskleidung ein Unterdruck, so dass sich die Auskleidung von der
Innenseite der rohrförmigen
Körperwand
weg und auf die Lebensmittelprodukte zu nach innen bewegt. Bei einer
weiteren Ausführungsform
können
die Produkte in dem Behälter
abgelegt werden, bevor der Erwärmungsschritt
stattfindet, der dazu führt,
dass sich die Auskleidung im Wesentlichen von der rohrförmigen Körperwand
ablöst.
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Demzufolge,
und wie nachfolgend näher
erläutert
wird, stellt die vorliegende Erfindung einen neuen Behälter bereit,
der einem darin erzeugten Unterdruck standhalten kann und die Nachteile
herkömmlicher
Verfahren und Behälter überwindet,
indem er nämlich
das Auftragen des Klebstoffs in einem speziellen Muster zwischen
der Auskleidungslage und der rohrförmigen Körperlage erfordert. Die vorliegende
Erfindung ist besonders vorteilhaft für Lebensmittelprodukte, die
bei einer erhöhten
Temperatur in dem Behälter
abgelegt werden, wie zum Beispiel geröstete Erdnüsse oder Kartoffelchips. Der neue
Behälter
ist leicht herzustellen, und es können herkömmliche Klebstoffapplikatoren
und Techniken verwendet werden. Gleichzeitig ist der vorliegende Behälter jedoch
in der Lage, dem in dem Behälter
erzeugten Unterdruck standzuhalten, um eine starre Form beizubehalten
und einen hermetisch versiegelten Behälter bereitzustellen, damit
Luft und Feuchtigkeit die darin enthaltenen Produkte nicht verunreinigen
können.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Während einige
Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung genannt wurden,
ergeben sich noch weitere aus der Be schreibung in Verbindung mit
den beigefügten
Zeichnungen, die nicht unbedingt maßstabsgetreu gezeichnet sind;
darin zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Behälters gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
Querschnittsansicht des Behälters
der vorliegenden Erfindung entlang Linie 2-2 von 1 kurz
vor dem Schritt des Erwärmens;
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3 eine
Schnittansicht eines Abschnitts des Behälters mit der Auskleidungslage
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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4 eine
Ansicht einer Ausführungsform einer
Vorrichtung zum Herstellen eines rohrförmigen Behälters gemäß der vorliegenden Erfindung;
und
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5 eine
schematische Ansicht, in der der Schritt des Erwärmens gemäß der vorliegenden Erfindung
dargestellt ist.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wird nun im folgenden ausführlicher beschrieben anhand
der beigefügten
Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
dargestellt sind. Diese Erfindung kann jedoch in vielen verschiedenen
Formen verkörpert
sein und sollte nicht als auf die hierin dargelegten Ausführungsformen
beschränkt
verstanden werden; diese Ausführungsformen
werden vielmehr im Sinne einer gründlichen und vollständigen Offenbarung
bereitgestellt und werden dem Fachmann den Umfang der Erfindung
vollständig
vermitteln. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen durchwegs gleiche Elemente.
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In 1–3 ist
nun zunächst
ein rohrförmiger
Behälter 10 veranschaulicht,
und dieser ist besonders vorteilhaft zum Verpacken von Lebensmittelprodukten 11 wie
zum Beispiel Kar toffelchips oder Erdnüsse. Wenngleich es mit einem
kreisrunden Querschnitt veranschaulicht ist, kann das Rohr des Behälters 10 jede
beliebige Querschnittsform haben, die gebildet werden kann, indem
man das Rohr um einen entsprechend geformten Dorn wickelt. Ein Beispiel
ist ein insgesamt rechteckig geformtes Rohr mit abgerundeten Ecken.
Wie in 2–3 näher veranschaulicht
ist, umfasst der rohrförmige
Behälter 10 eine
Körperwand
mit mindestens einer rohrförmigen Körperwand
oder -lage 13, die vorzugsweise aus einem Streifen Pappe
gebildet ist.
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Die
Körperlage 13 kann
vorteilhafterweise aus herkömmlicher
spiralförmig
gewickelter Pappe mit einer Dicke von etwa 0,38–0,76 cm (0,15–0,30 Inch)
bestehen. Eine solche Körperlage 13 ist
in dem US-Patent Nr. 5,988,493 beschrieben.
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Der
rohrförmige
Behälter 10 umfasst
außerdem
eine Auskleidungslage 14, die aus einem polymeren Material
besteht und auf die Innenseite der Körperlage 13 geklebt
ist. Insbesondere ist die Auskleidungslage 14 aus einer
Vielzahl von Schichten konstruiert. Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst
die Auskleidungslage 14 eine äußere Schicht, wie zum Beispiel
ein Kraftpapier, mit Innen- und Außenseiten, wobei die Außenseite
der äußeren Schicht
durch eine Klebstoffschicht 15 ablösbar auf die Innenseite der
Körperlage 13 geklebt
ist, wie nachfolgend ausführlicher
erläutert
wird. Eine Folienschicht bietet Barriereeigenschaften. Die Auskleidungslage 14 umfasst
außerdem
eine innere Schicht, die aus einem polymeren Material gebildet ist,
das sich bei Erwärmung
zusammenzieht. Auskleidungslagen, wie sie in dem US-Patent Nr. 5,829,669 beschrieben
sind, können
ebenfalls verwendet werden.
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Wie
oben erwähnt,
wird die Auskleidungslage 14 zunächst durch die Klebstoffschicht 15 an
der Körperlage 13 befestigt.
Bei einer Ausführungsform besteht
die Klebstoffschicht 15 aus ei nem Polyvinylmaterial, wenngleich
auch andere Materialien verwendet werden können, wie nachfolgend ausführlicher
erläutert
wird. Vorteilhafterweise wird die Klebstoffschicht 15 auf
die gesamte Innenseite der Körperlage 13 aufgebracht,
so dass keine speziellen Maschinenkomponenten erforderlich sind,
um die Klebstoffschicht 15 in einem Muster aufzubringen.
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Vorteilhafterweise
ist die Klebstoffschicht 15 dazu geeignet, ihre Klebefähigkeit
im Wesentlichen zu verlieren, wenn sie für ein vorbestimmtes Zeitintervall
auf eine Schwellentemperatur erwärmt
wird, so dass sich die Auskleidungslage 14 von der Körperlage 13 ablösen kann.
Bei einer Ausführungsform
führt das
Erwärmen
der Klebstoffschicht 15 mit einer Temperatur von etwa 54°C–76°C (130°F–170°F) und vorzugsweise
etwa 65°C
(150°F)
für etwa
30–90
Sekunden, und vorzugsweise etwa 60 Sekunden, dazu, dass die Klebstoffschicht
ihre Klebefähigkeit
im Wesentlichen verliert. Vorteilhafterweise verhindert jedoch das
Fertigungsverfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung, dass sich die Auskleidungslage 14 vollständig von
der Körperlage 13 ablöst, wie
nachfolgend ausführlicher
erläutert
wird.
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Bei
einer Ausführungsform
umfasst der rohrförmige
Behälter 10 der
vorliegenden Erfindung außerdem
einen biegsamen Verschlussdeckel 20 (manchmal als "Membran" bezeichnet), der
an einem Ende des rohrförmigen
Behälters 10 befestigt
ist. Der andere Verschlussdeckel des rohrförmigen Behälters 10 kann aus
einer Stahl- oder Aluminiumplatte mit einer Beschichtung darauf
und/oder aus elektrolytisch verzinntem Weißblech bestehen. Der biegsame
Verschlussdeckel 20 besteht vorzugsweise aus einem biegsamen
Laminat aus Folien, Kraftpapier, Folienpapier und/oder extrudierten
Polymeren und ist durch Heißsiegeln
oder Festkleben am Ende des rohrförmigen Behälters 10 befestigt.
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Insbesondere
umfasst der biegsame Verschlussdeckel 20 eine Sperrschicht,
die als Sperre für
den Durchtritt von Flüssigkeiten
und/oder Gasen wie zum Beispiel Sauerstoff dient. Wenn sowohl für Flüssigkeiten
als auch für
Gase eine Sperre erforderlich ist, ist das Sperrschichtmaterial
vorzugsweise ausgewählt
aus der aus Metallfolie wie zum Beispiel Aluminiumfolie, Polyethylenterephthalat,
modifiziertem Polyethylenterephthalat, Polyethylennaphthalat, Polyamid,
metallisiertem und silicatbeschichtetem Polyester, metallisiertem
und silicatbeschichtetem Polypropylen, metallisiertem Polyamid,
Polyvinylidenchlorid, Ethylenvinylalkohol und Mischungen derselben
bestehenden Gruppe. Weitere Schichten können auf der äußersten
Seite des biegsamen Verschlussdeckels 20 weg von der Innenseite
des rohrförmigen
Behälters 10 angeordnet
sein, einschließlich
Schichten aus Papier oder Pappe, wie zum Beispiel eine Schicht aus
Kraftpapier.
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Ein
alternativer Verschlussdeckel, der verwendet werden kann, umfasst
einen gebördelten Rand
aus Stahl oder Aluminium mit einer Beschichtung darauf und/oder
elektrolytisch verzinntes Weißblech
mit einem Mittelstück
aus einem biegsamen Laminat aus Filmen, Folienpapier und/oder extrudierten
Polymeren und mit einer davon ausgehenden Lasche, die der Verbraucher
greifen kann. Ein solcher Verschlussdeckel wird unter dem Warenzeichen
ULTRASEAL® vertrieben
und ist bei der Sonoco Products Company erhältlich.
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Bei
einer Ausführungsform
ist eine Etikettenlage 16 auf die Außenseite der Körperlage 13 geklebt.
Die Etikettenlage 16 ist herkömmlicherweise aus in der Technik
bekannten Materialien hergestellt, zum Beispiel aus Kraftpapier
in Kombination mit verschiedenen Polymeren oder dergleichen. Außerdem kann
eine Kappe 19 an einem Ende des Behälters 10 befestigt
sein.
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3 zeigt
eine Schnittansicht des rohrförmigen
Behälters 10,
bei der die Auskleidungslage 14 von der Körperlage 13 im Wesentlichen
abgelöst
ist. Insbesondere bleiben die einander axial entgegengesetzten Endabschnitte
der Auskleidungslage 14 an der Innenseite der Körperlage 13 festgeklebt,
sind aber durch einen zwischen den einander axial entgegengesetzten
Endabschnitten angeordneten Mittelteil der Körperlage 14 getrennt,
der frei ist und nicht an der Körperlage 13 klebt.
Nachdem die Lebensmittelprodukte 11 in den durch die Auskleidungslage 14 begrenzten
Hohlraum gelegt wurden, kann sich die Auskleidungslage also ungehindert
nach innen gegen die Lebensmittelprodukte 11 bewegen, wenn
darin ein Vakuum erzeugt wird, so dass der Druck auf der Innen-
und Außenseite
der Auskleidungslage ausgeglichen wird.
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Der
Behälter 10 der
vorliegenden Erfindung ist besonders vorteilhaft für Lebensmittelprodukte, die
bei erhöhten
Temperaturen, wie zum Beispiel bei etwa 71°C–83°C (160°F–180°F) und insbesondere etwa 76°C (170°F), verpackt
werden. Insbesondere erwärmen
Lebensmittelprodukte, die bei diesen Temperaturen verpackt werden,
die die Lebensmittelprodukte umgebende Luft auf eine ähnlich erhöhte Temperatur
in dem Behälter.
Wenn der Behälter
verschlossen wird, während
die Lebensmittelprodukte noch die erhöhte Temperatur haben, wird
die erwärmte
Luft in dem Behälter
eingeschlossen. Wenn die Temperatur der Lebensmittelprodukte und
der eingeschlossenen Luft in dem Behälter mit der Zeit abkühlt, nimmt
das Volumen der eingeschlossenen Luft entsprechend ab, wodurch ein
Vakuum bzw. Unterdruck erzeugt wird, der dazu führen könnte, dass die Körperlage
implodiert. Der rohrförmige
Verbundbehälter 10 der
vorliegenden Erfindung kann jedoch den innerhalb der Auskleidungslage 14 erzeugten Unterdruck
neutralisieren, so dass der Druck innerhalb der Auskleidungslage
im Wesentlichen gleich ist dem Druck außerhalb der Auskleidungslage.
In dieser Hinsicht kann sich die Auskleidungslage 14 zu den
Lebensmittelprodukten 11 hin bewegen, um das durch die
Auskleidungslage definierte Volumen herabzusetzen und somit die
Drücke
auf beiden Seiten der Auskleidungslage auszugleichen. Au ßerdem kann
sich der biegsame Verschlussdeckel 20 auch nach innen zu
den Lebensmittelprodukten hin bewegen, um zu einer Reduzierung des
Volumens in dem Behälter
beizutragen. Sobald sich die Auskleidungslage nach innen bewegt
hat, kann die Steifigkeit der Auskleidungslage sämtliche auf die Lebensmittelprodukte 11 infolge
des Herumschubsens des Behälters 10 wirkenden
Stoßkräfte wenigstens
teilweise absorbieren, womit verhindert werden kann, dass die Lebensmittelprodukte
brechen.
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Ferner
ist in der Körperlage 13 kein
Luftloch erforderlich. Insbesondere bildet sich der durch die Lebensmittelprodukte 11 erzeugte
Unterdruck langsam im Vergleich zu einem herkömmlichen Vakuumversiegelungsvorgang,
der recht schnell ist. Luft kann also auf natürliche Weise durch die Körperlage 13 aus
Pappe in den zwischen der Auskleidungslage 14 und der Körperlage 13 geschaffenen
Raum gelangen, wenn sich die Auskleidungslage nach innen zu den
Lebensmittelprodukten hin bewegt.
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Der
Behälter 10 der
vorliegenden Erfindung kann nach dem in 4–5 veranschaulichten Verfahren
hergestellt werden. Wie dargestellt, wird der Vorrichtung 48 ein
Endlosstreifen aus Pappe für die
Körperlage 13 zugeführt und
zunächst
durch zwei gegenüberliegende
Kantenschälvorrichtungen 50 geführt. Die
Kantenschälvorrichtungen
entfernen einen Teil der scharfen Kante der Körperlage 13, um eine
erste und eine zweite Kante 52, 54 mit einer abgeschrägten Konfiguration
zu schaffen. Die Körperlage 13 wird
dann durch einen Klebstoffapplikator 56 geschoben, der
einen Klebstoff 21 auf die Innenseite der Körperlage 13 aufbringt.
Vorteilhafterweise kann der Klebstoffapplikator 56 ein
herkömmlicher
walzenartiger Applikator sein, der Klebstoff auf die gesamte Innenseite
der Körperlage 13 aufbringt,
so dass der Zeit- und Kostenaufwand in Verbindung mit dem Wechsel
auf einen Klebstoffapplikator mit einem speziellen Muster entfällt. Der
Klebstoff 21 ist vorteilhaft erweise ein wasserhaltiger
Klebstoff, der die vielen Probleme in Verbindung mit lösungsmittelhaltigen Klebstoffen überwindet.
Es sind keine speziellen Geräte
erforderlich, um Lösungsmittel
einzufangen, die aus dem Klebstoff verdunsten, um Umweltschutzvorschriften
gerecht zu werden.
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Die
Körperlage 13 und
die darauf aufgebrachte nasse Klebstoffschicht 15 können dann
unter einer Heizvorrichtung (nicht dargestellt) hindurchgeführt werden,
die zumindest einen Teil des Wasseranteils des wasserhaltigen Klebstoffs 21 verdampfen lässt, um
den Klebstoff im Wesentlichen klebrig zu machen. Es ist wichtig,
dass dem Klebstoff die richtige Menge Wärme zugeführt wird. Ungenügend Wärme wird
nicht genügend
Wasser in einem ausreichend kurzen Zeitraum verdampfen lassen mit
dem Ergebnis, dass der Klebstoff nicht klebrig genug gemacht wird.
Zuviel Wärme
wird dagegen den Klebstoff übermäßig austrocknen
und dazu führen,
dass der Klebstoff an Klebrigkeit verliert. Eine bevorzugte Art
einer Wärmequelle
ist ein Infrarotheizgerät, wenngleich
auch verschiedene andere Wärmequellen,
z. B. eine Umluftheizung oder dergleichen, verwendet werden können.
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Nach
dem Erwärmen
der Klebstoffschicht 15 auf der Körperlage 13 werden
die Körperlage 13 und die
Auskleidungslage 14 aus entgegengesetzten Richtungen dem
Formungsdorn 70 zugeführt.
Die Körperlage 13 wird
unter dem Schälkantenklebstoffapplikator 60 hindurchgeführt, der
den Schälkantenklebstoff 59 auf
die abgeschrägte
Fläche
der zweiten Schälkante 54 der
Körperlage 13 aufbringt.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform
wird die Oberfläche
der Auskleidungslage, die die Körperlage 13 berührt, in
einer Koronabehandlungsstation 62 behandelt. Die andere
Seite der Auskleidungslage 14 wird mit Gleitmittel von
einer Walze 64 beschichtet, das die Auskleidungslage während des
Wickelvorgangs ungehindert gleiten lässt. Die Auskleidungslage 14 wird dann
durch eine Kantenfalzvorrichtung 65 geführt, die den ersten Randkantenabschnitt 41 umfaltet,
um in der Auskleidungslage einen Anaconda-Falz zu bilden, und an
ein Infrarotheizgerät 66 angrenzt,
das den zweiten Randkantenabschnitt 42 der Auskleidungslage
erwärmt.
Nach dem Infrarotheizgerät 66 wird
dann der zweite Randkantenabschnitt 42 der Auskleidungslage 14 an
mindestens einem Umluftheizgerät 68 vorbeigeführt.
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Die
Körperlage 13 und
die Auskleidungslage 14 werden dann um den Formungsdorn 70 von
entgegengesetzten Seiten des Dorns aus gewickelt. Jede Lage wird
zunächst
unter dem Dorn 70 und dann spiralförmig über die Oberseite zurück gewickelt,
wobei die Auskleidungslage 14 gegen die Oberfläche des
Dorns gewickelt wird. Der erste Randkantenabschnitt 41 der
Auskleidungslage 14 liegt auf dem Dorn 70 frei
und wird dann mit Wärme von
einem zweiten Umluftheizgerät 72 beaufschlagt.
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Wenn
die Körperlage 13 weiter
gewickelt wird und die erste Kante 52 der Körperlage 13 sich nach
einer vollständigen
Umdrehung unter dem Dorn 70 zurückschiebt, wird sie mit der
zweiten Kante 54 des folgenden Abschnitts der Körperlage 13 in
Kontakt gebracht, der zuerst mit dem Dorn in Kontakt kommt. Die
Schälkanten 52, 54 überlappen
sich, und der Schälkantenklebstoff 59 klebt
die Kanten zusammen, um ein spiralförmig gewickeltes Rohr zu bilden, das
sich an dem Dorn 70 entlangbewegt.
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Was
die Körperlage 14 angeht,
so wird der erste Randkantenabschnitt 41 in eine überlappende Beziehung
mit dem zweiten Randkantenabschnitt 42 gebracht, um eine
versiegelte Anaconda-Naht zu schaffen. Die Versiegelung wird dadurch
gebildet, dass polymere Versiegelungsschichten der ersten und der
zweiten Randkante 41, 42 miteinander verklebt
werden. Alternativ könnten
jedoch auch ein Streifen Heißschmelzkleber
oder auch noch andere Klebstoffe und Verfahren zum Befestigen und
Versiegeln der Überlappung
der Auskleidung verwendet werden.
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Das
Rohr wird dann durch ein herkömmliches
Wickelband 74, das um zwei einander gegenüberliegende
Riemenscheiben 76 herum verläuft, den Dorn 70 abwärts bewegt.
Das Wickelband 74 dreht nicht nur das Rohr und bewegt es
weiter, sondern übt auch
Druck auf die sich überlappenden
Kanten der Körperlage 13 und
der Auskleidungslage 14 aus, um eine sichere Verbindung
zwischen den jeweiligen Lagenkanten sicherzustellen.
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Eine äußere Etikettenlage 16 wird
dann vorzugsweise über
einen Klebstoffapplikator 78 geführt und um die Körperlage 13 gewickelt.
Die Etikettenlage 16 könnte
auch vor dem Wickelband 74 aufgebracht werden. In einer
Schneidstation 80 wird das Endlosrohr in einzelne Stücke geschnitten,
bevor es von dem Dorn 70 abgenommen wird. Bei einer Ausführungsform
umfasst die Schneidstation 80 ein kreisrundes Schneidmesser,
das die Etikettenlage 16, die Körperlage 13 und die
Auskleidungslage 14 an den Endpunkten 82 mechanisch
durchschneidet. In dieser Hinsicht wird von dem Schneidmesser eine Normalkraft
auf den Behälter 10 ausgeübt, die
radial einwärts
gegen den Behälter
gerichtet ist. Demzufolge stellt der Dorn 70 eine gegen
die Innenseite des Behälters 10 gerichtete
Gegenkraft bereit.
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Die
Anmelderin will sich zwar nicht auf eine Theorie festlegen, nimmt
aber doch an, dass diese durch den Schneidvorgang erzeugten Kräfte dazu führen, dass
die Auskleidungslage 14 und die Körperlage 13 zwischen
sich eine starke mechanische Bindung bilden, so dass sich die Auskleidungslage nicht
von der Körperlage 13 ablösen lässt, wenn
die Klebstoffschicht 15 für das vorbestimmte Zeitintervall auf
die Schwellentemperatur erwärmt
wird, wie nachfolgend ausführlicher
erläutert
wird. Diese Bindung ist stärker
als die zwischen der übrigen
Auskleidungslage und der Körperlage
bestehende Bindung, die nicht direkt den Schneidkräften ausgesetzt
war. An sich bleibt die Auskleidungslage 14 in örtlich begrenzten
Bereichen angrenzend an die Endpunkte 82 an der Körperlage 13 haf ten,
nachdem sich der Mittelteil der Auskleidungslage von der Körperlage abgelöst hat,
wenn die Klebstoffschicht 15 für das vorbestimmte Zeitintervall
auf die Schwellentemperatur erwärmt
wird. Bei einer Ausführungsform
erstrecken sich die örtlich
begrenzten Bereiche etwa 0,15 cm–0,32 cm (1/16–1/8 Inch)
von den Endpunkten 82 aus entlang der Länge des Behälters 10.
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Wie
oben erwähnt,
wird das Rohr mit Wärme beaufschlagt,
um die Auskleidungslage 14 im Wesentlichen von der Körperlage 13 abzulösen. Bei
einer in 5 dargestellten Ausführungsform
wird das Rohr in eine Heizvorrichtung 90 gelegt, zum Beispiel in
ein Luftheizgerät
mit einer Betriebstemperatur von etwa 54°C–76°C (130°F–170°F) und vorzugsweise etwa 65°C (150°F). Es können auch
andere Arten von Heizvorrichtungen verwendet werden, wie zum Beispiel
ein Infrarot- oder Mikrowellenheizgerät. Gemäß 5 wird die
Auskleidungslage 14 vor Behandlung mit der Heizvorrichtung 90 auf
die Körperlage 13 geklebt.
Wenn das Rohr in die Heizvorrichtung gelegt und für eine vorbestimmte
Zeit, wie zum Beispiel etwa 30–90
Sekunden und vorzugsweise etwa 60 Sekunden mit der Betriebstemperatur,
d. h. der Schwellentemperatur, beaufschlagt wird, verliert die Klebstoffschicht 15 ihre
Klebefähigkeit,
so dass sich die Auskleidungslage 14 etwas von der Körperlage 13 zurückziehen
kann. In dieser Hinsicht ist die Anmelderin überzeugt, dass sich die polymere Schicht
der Auskleidungslage 14 während der Erwärmung zusammenzieht,
so dass sich die äußere Kraftpapierschicht
der Auskleidungslage von der Körperlage 13 zurückzieht.
Bei einer Ausführungsform
zieht sich die Auskleidungslage 14 etwa 0,15 cm–0,32 cm (1/16–1/8 Inch)
von der Körperlage 13 zurück. Es versteht
sich jedoch, dass es zum Erzielen der Vorteile der Erfindung nicht
notwendig ist, dass sich die Auskleidungslage 14 tatsächlich bei
Erwärmung
von der Körperlage 13 zurückzieht,
sondern nur, dass die Klebeverbindung dazwischen geschwächt wird,
um das anschließende
Zurückziehen
bei geschlossenem Behälter
zu ermöglichen.
Wie oben erläutert,
bleibt die Auskleidungslage 14 jedoch normalerweise in den örtlich begrenzten
Bereichen an den Endpunkten 82 an der Körperlage haften.
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Bei
einer Ausführungsform
werden die Verschlussdeckel dann an den Enden des Rohres befestigt.
Mindestens ein Ende des Behälters 10 wird
zu einem Rand 18 nach außen gerollt, der eine geeignete Fläche zum
Befestigen des biegsamen Verschlussdeckels 20 bietet. Ein
weiterer Verschlussdeckel, wie zum Beispiel ein Metallverschluss,
wird am anderen Ende des Behälters 10 befestigt.
Bei einer weiteren Ausführungsform
wird der Verschlussdeckel aus Metall vor dem Füllen des Behälters mit
den Lebensmittelprodukten 11 an einem Ende des Behälters 10 angebracht.
Ein bevorzugter Verschlussdeckel aus Metall ist in dem US-Patent
Nr. 5,971,259 offenbart, das auf die Rechtsnachfolgerin der vorliegenden
Erfindung übertragen
ist.
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Nach
dem Füllen
mit Lebensmittelprodukten 11, wie zum Beispiel Lebensmittelprodukten
mit einer erhöhten
Temperatur, wird ein weiterer Verschlussdeckel an dem entgegengesetzten
Ende des rohrförmigen
Körpers
angebracht. Wie oben beschrieben, wird erwärmte Luft in dem durch die
Auskleidungslage 14 und die Verschlussdeckel begrenzten
Volumen eingeschlossen. Wenn sich die Luft abkühlt, wird darin ein Unterdruck
erzeugt, weil das Volumen der kühleren
Luft kleiner ist als das Volumen der erwärmten Luft. Vorteilhafterweise
bewegt sich der abgelöste Mittelteil
der Auskleidungslage 14 nach innen auf die Lebensmittelprodukte 11 zu,
um das Volumen so zu reduzieren, dass der Druck auf der Auskleidungslage ausgeglichen
wird. Eine ähnliche
Bewegung der Auskleidungslage 14 findet statt, wenn ein
versiegelter Behälter
zu einem niedriger gelegenen Ort geliefert wird und der den Behälter umgebende
Umgebungsdruck ansteigt. Vorteilhafterweise kann sich die Auskleidungslage 14 auch
ungehindert zu der Körperlage 13 zurückbewegen,
wenn der Behälter
danach zu einem höher
gele genen Ort geliefert wird, und kann dadurch jegliche Gefahr der
Entstehung eines Überdrucks
in dem Behälter
mindern.
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Wenn
sich die Auskleidungslage 14 nach innen bewegt, bildet
sich ein Raum zwischen der Auskleidungslage und der Körperlage 13.
Die relativ poröse
Pappekonstruktion der Körperlage 13 lässt jedoch
genügend
Luft hindurchgelangen, so dass der Raum zwischen der Auskleidungslage
und der Körperlage
auf Atmosphären-
bzw. Umgebungsdruck bleibt. Die Körperlage 13 unterliegt
also nicht über längere Zeit
einem Unterdruck, der dazu führen könnte, dass
der Behälter 10 zusammenfällt.
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Wenn
der Behälter 10 vom
Verbraucher geöffnet
wird, indem er zum Beispiel den biegsamen Verschlussdeckel 20 entfernt,
kann sich die Auskleidungslage 14 infolge des Gewichts
der Lebensmittelprodukte etwas von den Lebensmittelprodukten 11 zurückziehen.
Durch dieses Zurückziehen
der Auskleidungslage 14 können die Lebensmittelprodukte leichter
aus dem Behälter 10 entnommen
werden.
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Wenngleich
der Erwärmungsschritt
laut Beschreibung stattfindet, nachdem das Rohr geschnitten wurde
und bevor die Lebensmittelprodukte 11 in den Behälter 10 gelegt
wurden, könnte
der Erwärmungsschritt
alternativ zu verschiedenen anderen Zeiten stattfinden. Zum Beispiel
findet der Erwärmungsschritt
bei einer alternativen Ausführungsform statt,
nachdem ein Verschlussdeckel, wie zum Beispiel der biegsame Verschlussdeckel 20,
an einem Ende des Behälters 10 befestigt
wurde. Bei einer anderen alternativen Ausführungsform findet der Erwärmungsschritt
statt, nachdem die Lebensmittelprodukte 11 in den Behälter gelegt
wurden und nachdem beide Verschlussdeckel an dem Behälter befestigt wurden.
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Die
vorliegende Erfindung stellt also ein Verfahren zur Herstellung
eines Verbundbehälters 10 mit einer
ablösbaren
Auskleidung 14 bereit, das die Nachteile herkömmlicher
Verfahren und Behälter überwindet.
Insbesondere kann der Behälter 10 zum Großteil nach
Standardverfahren hergestellt werden und erfordert keine speziellen
Klebstoffapplikatoren, um die Klebstoffschicht 15 in einem
Muster aufzubringen, so dass zu dem Standardfertigungsverfahren
noch Umrüstzeit
und zusätzliche
Kosten hinzukommen. Der Behälter 10 der
vorliegenden Erfindung ist also besonders vorteilhaft zum Verpacken von
Lebensmittelprodukten 11 mit einer erhöhten Temperatur, die beim Abkühlen naturgemäß einen Unterdruck
in dem versiegelten Behälter
erzeugen. Gemäß dem Verfahren
der vorliegenden Erfindung kann sich die Auskleidungslage 14 im
Wesentlichen von der Körperlage 13 ablösen und
sich ungehindert nach innen zu den Lebensmittelprodukten hin bewegen.
Die rohrförmige
Körperlage 13 lässt Luft
zu dem zwischen der Auskleidungslage und der Körperlage geschaffenen Raum
gelangen, so dass die Drücke auf
beiden Seiten der Auskleidungslage ausgeglichen werden, wenn die
Temperatur der Lebensmittelprodukte in etwa Raumtemperatur hat.
Der neue Behälter 10 ist
leicht herzustellen, kann aber dennoch eine starre Form behalten
und eine hermetische Versiegelung bereitstellen, um zu verhindern,
dass Luft und Feuchtigkeit die darin enthaltenen Produkte verunreinigen.
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Dem
Fachmann auf dem Gebiet dieser Erfindung, der die in der vorstehenden
Beschreibung und den zugehörigen
Zeichnungen dargelegte Lehre kennt, werden viele Modifikationen
und weitere Ausführungsformen
der Erfindung in den Sinn kommen. Es versteht sich daher, dass die
Erfindung nicht auf die offenbarten spezifischen Ausführungsformen
beschränkt
ist und dass Modifikationen und weitere Ausführungsformen im Umfang der
beigefügten
Ansprüche
enthalten sein sollen. Zum Beispiel sind die rohrförmigen Behälter gemäß der vorliegenden
Erfindung nicht unbedingt spiralförmig gewickelt, können aber
stattdessen in Längsrichtung
gewickelt sein, um ein "zusammengerolltes" Rohr mit einer axial
verlaufenden Naht zu schaffen. Wenngleich die rohrförmigen Behälter gemäß der vor liegenden
Erfindung primär
im Zusammenhang mit Lebensmittelprodukten beschrieben wurden, versteht
es sich, dass die Behälter
in Verbindung mit anderen Produkten verwendet werden könnten, wo
eine mit Wärme
ablösbare Auskleidungslage
von Vorteil ist, einschließlich
anderen Produkten als Lebensmittel, die mit einer erhöhten Temperatur
verpackt oder zu niedriger gelegenen Orten geliefert werden können. Wenngleich
hierin spezifische Begriffe verwendet werden, werden sie nur in
einem allgemeinen und beschreibenden Sinn und nicht zur Einschränkung verwendet.