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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung von
Materialspannungen auf dem Doppelfalz von laminiertem Papier-/Kunststoffmaterial.
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Stand der Technik
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Ein
bekannter und weithin verbreiteter Verpackungsbehälter zum
Verpacken von beispielsweise Milch wird aus einem biegsamen, bahnförmigen Laminat
hergestellt, das eine zentrale Kern- oder Trägerschicht aus Papier umfasst,
die auf beiden Seiten mit einer dünnen Schicht aus flüssigkeitsdichtem, thermisch
siegelbarem Kunststoffmaterial, z.B. Polyethylen, überzogen
ist. Das Laminat wird einer Füllmaschine
in Form einer Rolle zugeführt
und wird, während
es von der Rolle abgerollt wird, schrittweise zu einem Schlauch
umgeformt. Während
seine längs laufenden
Kanten flüssigkeitsdicht
aneinander gesiegelt werden, wird der Schlauch gleichzeitig im Wesentlichen
vertikal nach unten durch die Füllmaschine
befördert.
Der Schlauch wird kontinuierlich über ein Füllrohr, das sich nach unten
in den Schlauch an dessen oberem Ende erstreckt, mit Inhalten gespeist. Im
Anschluss daran wird der Schlauch wiederholt quergesiegelt, indem
er an gleich beabstandeten Intervallen mithilfe von Heißsiegelbacken
zusammengedrückt
wird, wobei die auf der Innenseite des Schlauchs angeordnete heißsiegelbare
Kunststoffschicht die Seiten des Schlauchs durch flüssigkeitsdichte,
quer verlaufende Versiegelungen verbindet. Somit werden auf diese
Weise bandförmige,
kontinuierliche und im Wesentlichen kissenförmige Verpackungsbehälter realisiert,
die durch Einschnitte in die oben genannten Siegelungsbereiche voneinander getrennt
werden, danach geben zusätzliche
Umformvorgänge
den befüllten
kissenförmigen
Behältern ihre
endgültige,
parallelepipedförmige
Gestalt. Bei diesem abschließenden
Umformvorgang treten vier doppelwandige Eckklappen auf, die durch
Material geformt werden, das aus geometrischen Gründen beim
Formen des parallelepipedischen Behälterkörpers nicht verwendet werden
kann. Um die regelmäßige, parallelepipedische
Ausformung nicht zu gefährden
oder sie zu deformieren, werden die flach gedrückten Eckklappen nach innen
gefaltet und an die benachbarten Flächen des Verpackungsbehälters gesiegelt.
Der Verpackungsbehälter
ist somit fertig.
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Wie
aus der obigen Beschreibung deutlich wurde, entstehen kissenförmige Verpackungsbehälter beim
Quersiegeln und Abtrennen des gefüllten Materialschlauches, wobei
die Behälter
Versiegelungsstege an ihren oberen und unteren Enden aufweisen.
Nach dem Umformen des kissenförmigen Behälters in
die parallelepipedische Ausgestaltung, werden sich die Versiegelungsstege
im Wesentlichen mittig über
die oberen und unteren Abschlusswände des Verpackungsbehälters sowie über Eckklappen, die
an die Abschlusswände
angrenzen, erstrecken. Somit verläuft der Versiegelungssteg quer über die Abschlusswand
des Verpackungsbehälters
zwischen den beiden freien Ecken der Eckklappen, die mit der Abschlusswand
verbunden sind. Bei der Bildung der parallelepipedischen Verpackungsbehälter werden die
Versiegelungsstege nach unten gefaltet, so dass sie an die Materialoberfläche anstoßen, mit
der sie verbunden sind. Wie zuvor erwähnt, sind die flachgedrückten Eckklappen
nach innen gefaltet und mit benachbarten Behälterwänden verbunden. Beide an dem
unteren Ende des Verpackungsbehälters
angeordneten Eckklappen sind normalerweise nach innen auf das untere
Ende des Verpackungsbehälters
gefaltet, was jedoch durch den Versiegelungssteg, der sich sowohl über das
untere Ende als auch beide Eckklappen erstreckt, behindert wird.
Beim Einwärtsfalten
einer Eckklappe bis zu deren Anschlag an das untere Ende des Verpackungsbehälters müssen nicht
nur beide Materialschichten, die die Eckklappen selbst bilden, sondern
auch der aus zwei Materialschichten bestehende Versiegelungssteg
um 180° übergeklappt
werden, was dazu führt,
dass die Materialschichten, die nach dem Falzvorgang auf der „Außenseite" des Falzes angeordnet
sind (d.h. die Materialschichten, die sich außerhalb der beginnenden neutralen
Ebene befinden), extrem starken Zugspannungen unterworfen sind,
wodurch es zu einer anschließenden
Dehnung kommen kann und die Gefahr der Rissbildung besteht. Diese
Zugspannungen können
so groß sein,
dass die in dem Laminat befindlichen Schichten aus Thermokunststoff
Gefahr laufen, rissig zu werden, mit dem Ergebnis, dass es zu Undichtigkeiten
kommt. Wenn das Laminat, was oft der Fall ist, auch Schichten aus
Aluminiumfolie (Alufolie) enthält,
steigt das Risiko der Rissbildung weiter, da die Aluminiumfolie
deutlich geringere Dehnungseigenschaften als das thermoplastische
Material aufweist.
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Um
die oben genannten Nachteile abzuwenden, wurden bisher bei der Herstellung
des Laminats Anstrengungen unternommen, Materialarten mit dem günstigsten
Elastizitätsmodul
auszuwählen,
was wiederum im Hinblick auf die enthaltenen thermoplastischen Schichten
zu relativ günstigen
Ergebnissen geführt
hat, jedoch das Problem nicht vollständig lösen konnte, das Schichten aus
beispielsweise Aluminium, die möglicherweise
in dem Laminat enthalten sind, anhaftet. In Zusammenhang mit der
Herstellung des Laminats wurden auch Anstrengungen unternommen,
die beabsichtigten Falzbereiche auf verschiedene Art zu bearbeiten,
z. B. durch Reduzierung der Dicke oder durch vollständiges Entfernen
von Teilen der fasrigen Schicht im Falzbereich, um dadurch die Gesamtdicke
des Laminats im kritischen Bereich zu verringern, so dass die in
Verbindung mit dem Falzvorgang auftretenden Zugspannungen verringert werden
(vgl. europäisches
Patent Nr. 374).
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Ein
weiterer früherer
Versuch, die oben erwähnten
Nachteile zu schmälern
oder zu vermeiden, ist in dem schwedischen Patent Nr. 424.177 beschrieben.
Gemäß dieser
Lösung
wird das Material im kritischen Falzbereich dadurch weicher gemacht, dass
eine Vielzahl von Falz- oder Faltlinien bei der Materialherstellung
in einem speziellen Muster in dem kritischen Falzbereich angeordnet
wird. In diesem Fall wird das Laminat und insbesondere dessen faserige
Schicht solchermaßen
erweicht oder aufgebrochen, dass das Falzen erfolgen kann, ohne
dass die enthaltenen Laminatschichten solchen Zugspannungen ausgesetzt
sind, dass sich Risse bilden. Das schwedische Patent Nr. 432,918
beschreibt auch eine ähnliche
Lösung
für das
Problem.
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Alle
hier erörterten
Verfahren aus dem Stand der Technik zur Vermeidung des Problems
beziehen sich auf Maßnahmen,
die in Zusammenhang mit der Herstellung des Verpackungslaminats
erfolgen. Während
die Hauptursache für
die auftretende Rissbildung in der Schwierigkeit besteht, ein relativ
dickes Verpackungslaminat, welches aus einer Vielzahl von Schichten
besteht, doppelt zu falzen, haben spätere Experimente jedoch gezeigt,
dass die Gefahr der Rissbildung ebenfalls stark davon abhängt, in
welchem Zustand sich das Laminat zum Zeitpunkt befindet, an dem
es in einzelne Verpackungsbehälter
umgeformt wird. Von entscheidender Bedeutung für das Endergebnis sind folglich
beispielsweise die Bedingungen, unter denen das fertig hergestellte
Verpackungslaminat gelagert wurde und wie mit ihm vom Zeitpunkt
der Herstellung bis zum Zeitpunkt, an dem es in die Füllmaschine
zur Umwandlung in Verpackungsbehälter
gelangt, umgegangen wurde. Parameter wie variierendes Rohmaterial
(insbesondere variierendes Rohmaterial für die enthaltene Faserschicht)
sowie die Bindung zwischen den verschiedenen, in dem Laminat enthaltenen
Materialschichten sind ebenso in dem Augenblick von großer Bedeutung,
in dem das Material in Verpackungsbehälter umgeformt wird. Da viele
dieser Faktoren beispielsweise durch Lagerzeit und Lagerbedingungen (Feuchtigkeit,
Temperatur usw.) beeinflusst werden, werden die Verfahren, die bei
der Herstellung des Materials eingesetzt werden, um das Risiko der
Rissbildung zu senken, extrem unterschiedliche Ergebnisse an dem
Tag aufzeigen, an dem das Material – vielleicht nach monatelanger
Lagerung – in
Verpackungsbehälter
umgeformt werden soll.
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Folglich
ist es bis heute nicht gelungen, ein Verfahren oder eine Technik
zu finden, die zuverlässig
gewährleistet,
dass ein zuvor hergestelltes Verpackungslaminat zu dem gewünschten
Verpackungsbehältertyp
umgeformt werden kann, ohne dass jedoch das Risiko besteht, dass
sich Risse in den kritischen Falzbereichen im unteren Abschnitt
des Verpackungsbehälters
bilden.
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In
Fachkreisen besteht somit der Bedarf an einem Verfahren, mit dem
es möglich
ist, die Materialspannungen auf den Doppelfalz von laminiertem Papier-/Kunststoffmaterial
in einem sol chen Umfang zu reduzieren, dass es sicher nicht zu schädlichen Rissbildungen
auf dem Doppelfalz des Materials kommt.
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Aufgaben der Erfindung
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren
zur Reduzierung der Materialspannungen auf dem Doppelfalz von laminiertem
Papier-/Kunststoffmaterial dahingehend anzugeben, dass das Material
bei seiner Umformung in Verpackungsbehälter einem Doppelfalzen unterzogen werden
kann, ohne dass dabei die Gefahr besteht, dass sich schädliche Risse
bilden.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren
zur Reduzierung von Materialspannungen auf dem Doppelfalz von laminiertem
Papier-/Kunststoffmaterial zu realisieren, wobei das Verfahren,
bei der Umwandlung eines bekannten Verpackungsbehältertyps
von der kissenförmigen
in die im Wesentlichen parallelepipedischen Ausgestaltung, ein Einwärtsfalten
der Eckklappen und Versiegelungsstege, die sich über die Eckklappen erstrecken
(d.h. 180° Falze
entlang sich gegenseitig überschneidender
oder treffender Falzlinien), erlaubt, ohne dass dabei irgendein
Risiko besteht, dass es zu Rissbildungen in den Materialschichten der
Verpackungsmaterials kommt.
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Noch
eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein
Verfahren zur Reduzierung von Materialspannungen auf dem Doppelfalz von
laminiertem Papier-/Kunststoffmaterial anzugeben, das in Verbindung
mit dem entsprechenden Falzzyklus in die Praxis umsetzbar ist, unabhängig von
der zuvor erfolgter Verarbeitung oder der Handhabung des Verpackungsmaterials.
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Noch
eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht schließlich darin,
ein Verfahren zur Reduzierung von Materialspannungen auf dem Doppelfalz
von laminiertem Papier-/Kunststoffmaterial zu realisieren, das einfach
und ökonomisch
umsetzbar ist und ebenfalls den Verfahren und Vorrichtungen gemäß dem Stand
der Technik zur Herstellung von parallelepipedischen Verpackungsbehältern angepasst
ist.
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Lösung
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Die
obigen und andere Aufgaben wurden gemäß der vorliegenden Erfindung
dadurch gelöst, dass
ein Verfahren der in der Einleitung angegebenen Art mit den kennzeichnenden
Merkmalen des beigefügten
Hauptanspruchs versehen wurde.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
des Verfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung wurden des Weiteren mit den kennzeichnenden Merkmalen
der beigefügten
Unteransprüche
versehen.
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Kurze Beschreibung der
beigefügten
Zeichnungen
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
des Verfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten, schematischen
Zeichnungen detaillierter beschrieben. Darin zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Verpackungsbehälters der bekannten Art von
unten;
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2 einen
Teil der unteren Fläche
des Verpackungsbehälters
aus 1 vor dem Einwärtsfalten
einer Eckklappe;
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3 einen
Teil des in 2 dargestellten Verpackungsbehälters nach
dem Einwärtsfalten
einer Eckklappe; und
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4 einen
Schnitt durch einen Teil eines laminierten Verpackungsmaterials
der Art, die zur Herstellung von Verpackungsbehältern gemäß 1 verwendet
wird.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform
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Das
Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung wird nun in Anwendung auf einen im Wesentlichen parallelepipedisch
geformten Verpackungsbehälter
beschrieben, beispielsweise einen Verpackungsbehälter der in dem schwedischen
Patent Nr. 406.177 beschriebenen Art. Die vorliegende Erfindung
ist jedoch selbstverständlich
auf jede Art von Verpackungsbehälter
anwendbar, der die eingangs beschriebenen kennzeichnenden Merkmale
aufweist.
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Der
bekannte in 1 dargestellte Verpackungsbehälter ist
parallelepipedischer Art und umfasst vier im Wesentlichen rechtwinklige
Seitenwände 1 (von
denen nur eine in der Figur sichtbar ist), sowie zwei gleichermaßen im Wesentlichen
rechtwinklige Abschlusswände 2 (von
denen nur eine, nämlich die
untere Wand in der Figur zu sehen ist). Der Verpackungsbehälter wird
aus einem biegsamen, von der Struktur her relativ starren Laminatmaterial
(das unter Bezugnahme auf 4 weiter
unten genauer beschrieben wird) hergestellt, das zu einem Schlauch
geformt wurde, der durch Flachdrücken und
Quersiegeln in gleichmäßigen Abständen in
quer verlaufende, enge Bereiche geschlossen wurde. Nach gleichermaßen erfolgtem
Querabtrennen in den oben genannten Bereichen werden kissenförmige Verpackungsbehälter geschaffen,
die an ihren oberen und unteren Enden Versiegelungsstege 3 aufweisen,
die sich, nachdem der Verpackungsbehälter in die im Wesentlichen parallelepipedische Ausgestaltung
umgeformt wurde, quer über
beide Abschlusswände 2 des
Verpackungsbehälters
erstrecken. Die Versiegelungsstege 3 sind in dem in 1 dargestellten
Verpackungsbehälter über ihre gesamte
Länge nach
unten gefaltet und stoßen
an eine der darunter liegenden Materialflächen (die Abschlusswand 2)
an, womit sie verbunden sind.
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Bei
dem Formvorgang, der erforderlich ist, um die kissenförmigen Verpackungsbehälter in
die gezeigte, parallelepipedische Gestalt umzuformen, werden ferner
vier im Wesentlichen dreieckige, doppelwandige Eckklappen 4 geschaffen
(von denen nur zwei Eckklappen, die auf der unteren Wand des Verpackungsbehälters angeordnet
sind, in der Figur zu sehen sind). Die Eckklappen werden um die
geraden Wandkanten 8 übergeklappt,
entlang derer sie mit dem eigentlichen parallelepipedischen Teil
des Verpackungsbehälters
verbunden sind, und mittels Thermoversiegelung an der Abschlusswand
des Verpackungsbehälters
befestigt. Der Klarheit halber ist nur die eine Eckklappe in 1 in
ihrer endgültigen, nach
unten gefalteten Position gezeigt. Die Eckklappe, die an dem gegenüberliegenden
Ende der Abschlusswand 2 angeordnet ist, ist in einem teilweise gefalteten
Zustand dargestellt, wobei deutlich zu erkennen ist, wie sich der über die
Abschlusswand 2 erstreckende Versiegelungssteg 3 nach
außen über die eine
Seite der Eckklappe 4 verläuft, um an der freien Ecke
der Eckklappe zu enden, die von der Abschlusswand 2 wegzeigt.
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1 zeigt
ebenfalls einen Teil einer längslaufenden
Verbindungsstelle 5, die beim Versiegeln der Längskanten
der Materialbahn auftritt, nachdem die Materialbahn in die Form
eines Schlauches umgeformt wurde. Die längslaufende Verbindungsstelle 5 erstreckt
sich über
die eine Seitenwand 1 des Verpackungsbehälters und über Teile
der benachbarten Abschlusswände 2,
wo die längslaufende
Verbindungsstelle 5 eine Basislinie 6 (die den
Versiegelungssteg 3 von der Abschlusswand 2 begrenzt) kreuzt,
und endet an der freien Kantenlinie 7 des Versiegelungsstegs 3.
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Wie
oben erwähnt
besteht der Versiegelungssteg 3, der sich über die
Bodenwand 2 des Verpackungsbehälters erstreckt, aus Teilen
den Verpackungsbehälter
bildenden Materialschichten, die gegeneinander zusammengelegt wurden
und Innenseite-an-Innenseite
mittels Thermoversiegelung miteinander versiegelt wurden. Der solchermaßen geschaffene
Versiegelungssteg 3 muss, um kein Hindernis darzustellen,
einwärts
gegen eine darunter liegende Materialschicht gefaltet werden, wie
in 1 gezeigt. Beim anschließenden Einwärtsfalten der Eckklappen 4 werden
nicht nur die die Eckklappen bildenden Materialschichten gefaltet,
sondern auch der Teil des Versiegelungsstegs 3, der nach
außen über die
Eckklappe läuft.
Folglich bedingt der Doppelfalz-Versiegelungssteg 3, der
sich unter den nach innen gefalteten Eckklappen befindet, dass der
Abschnitt des Verpackungsmaterials, der 180° entlang der Kantenlinie 8 gefaltet
ist, eine Gesamtdicke hat, die dreimal größer als die tatsächliche
Materialdicke ist. Wie bereits erwähnt, behindert dies natürlich den
tatsächlichen Falzvorgang,
es hat jedoch darüber
hinaus zur Folge, dass die Materialschichten in dem Übergangsbereich zwischen
diesem verdickten Abschnitt und den benachbarten Abschnitten mit
normaler Dicke, d. h. im Wesentlichen im Schnittpunkt zwischen der
Basislinie 6 und der Kantenlinie 8, starken Spannungen
unterworfen sind. Diese Spannungen treten insbesondere in den Materialschichten
auf, die beim Falzvorgang außerhalb
der neutralen Falzebene liegen. In diesem Fall sind diese Materialschichten
einer Zugspannung ausgesetzt, die das Material oft nicht nur deformiert,
sondern auch die Materialschichten über ihren äußersten Bruchpunkt hinaus dehnt,
was das Auftreten von Rissen nach sich zieht. Wie zuvor erwähnt, ist
dies insbesondere dann kritisch, wenn das Verpackungslaminat 9 (4),
zusätzlich
zu einem in der Mitte gelegenen Kern oder einer Trägerschicht 10 aus
Fasermaterial und äußeren Schichten 11, 12 aus
thermoplastischem Material, auch eine Schicht 13 aus Aluminiumfolie
enthält,
die auf einer Seite der Trägerschicht 10 angeordnet
ist, da die Dehnungseigenschaften von Aluminiumfolie deutlich niedriger sind
als die Dehnungseigenschaften der thermoplastischen Schichten 11, 12.
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2 und 3 zeigen,
in der Vergrößerung,
den durch gestrichelte Linien markierten Bereich 14 der
Abschlusswand 2 des Verpackungsbehälters aus 1,
wobei deutlich hervorgeht, wie (2) der Versiegelungssteg 3 zuerst
nach unten an die Abschlusswand 2 anstoßend entlang der Basislinie 6 gefaltet
wird, wonach der nach unten gefaltete Versiegelungssteg, zusammen
mit der zugehörigen
Eckklappe, 180° entlang
der beginnenden Wandkantenlinie 8 gefaltet wird. In 3 zeigt
der Pfeil 15 den besonders kritischen Bereich, in dem sich
die beiden Falze schneiden oder einander treffen. In diesem Bereich
sind die Materialspannungen besonders hoch und das Risiko, dass
sich Risse bilden, ist hier am größten.
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Mit
der Absicht, die Materialspannungen auf dem Doppelfalz des Materials,
insbesondere innerhalb des mit dem Pfeil 15 markierten
kritischen Bereichs, gemäß der vorliegenden
Erfindung zu reduzieren, wird das Material in Verbindung mit dem
Falzvorgang einer Erwärmung
unterzogen. Vorzugsweise wird hier die Papierschicht des Materials
auf eine Temperatur von 80–250°C im Falzbereich
erhitzt, was beispielsweise dadurch erfolgen kann, dass eine Heißluftdüse 16 auf
den Falzbereich gerichtet ist und für bis zu etwa 1 Sekunde den
Falzbereich einem konzentrierten Luftstrahl mit einer Temperatur
von etwa 300°C
aussetzt, was in 1 schematisch dargestellt ist.
Die Erwärmung
kann vor dem Falzvorgang erfolgen oder während eines laufenden Falzzyklus,
z. B. sobald der Versiegelungssteg 3 teilweise nach unten
gegen eine benachbarte Fläche
der Abschlusswand 2 gefaltet wurde und beispielsweise einen
Winkel von etwa 45° mit
der oben erwähnten
Abschlusswand bildet, wodurch es möglich ist, die Erwärmung weiter
zu konzentrieren, da die Abschlusswand 2 zusammen mit dem
teilweise nach unten gefalteten Versiegelungssteg die Erwärmung auf
den gewünschten
Bereich neben der Basislinie 6 „führt" und konzentriert, wo diese die Wandkantenlinie 8 schneidet,
d.h. in den Bereich der zwei sich gegenseitig überschneidenden oder treffenden
Falzlinien 6 und 8. Die konzentrierte Erwärmung des
entsprechenden Falzbereichs zieht es natürlich nach sich, dass sowohl
die Papier- als auch die Kunststoffschichten erhitzt werden, entscheidend
ist jedoch der Umstand, dass die Papierschicht auf die Glasumwandlungstemperatur
(Tg) des Fasermaterials erhitzt wird. Die Glasumwandlungstemperatur
(oder der „Glaspunkt") von Fasermaterial
variiert mit dem Feuchtigkeitsgehalt des Materials. Im Allgemeinen hat
jedoch beispielsweise Lignin eine Glasumwandlungstemperatur von
72–128°C, Hemizellulose
von 54–167°C und Papierzellstoff
von etwa 240°C.
Praktische Experimente haben gezeigt, dass das Fasermaterial beim
Erhitzen auf eine Temperatur zwischen etwa 80 und 250°C im Falzbereich
deutlich weicher und somit strapazierfähiger wird, was einerseits
das Falzen dahingehend erleichtert, dass das Fasermaterial nicht
solchermaßen
knickt oder bricht, dass die benachbarten Schichten aus Thermokunststoff
oder Aluminiumfolie erhöhten
Spannungen ausgesetzt sind. Da alle Polymere, die in Verpackungslaminaten verwendet
werden, bei erhöhten
Temperaturen weicher werden, wird das Laminat als ganzes besser
zu Lagen formbar und leichter zu falten, ohne dass dabei überhöhte Spannungen
auftreten. Ein zusätzlicher
Effekt des Erwärmens
besteht darin, dass die Versiegelung oder Bindung zwischen den im
Material enthaltenen Schichten etwas reduziert ist, was ein gewisses „Gleiten" zwischen den Schichten
erlaubt, ein Faktor, der die auftretenden Spannungen weiter senkt
und verteilt, so dass das Risiko, das sich Risse bilden, abnimmt.
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Der
offenbarte Temperaturbereich zur Ausführung des Verfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung bezieht sich auf die Durchschnittstemperatur im Material
innerhalb des entsprechenden Falzbereichs, d.h. im Wesentlichen
dem in 3 mit dem Pfeil 15 markierten Bereich.
Die Untergrenze von 80°C
des Temperaturbereichs wurde deshalb gewählt, weil bei Temperaturen
unterhalb dieses Bereichs, keine offensichtliche, positive Wirkung
auf das Material festgestellt werden kann. Bei Temperaturen über 80°C findet
ein allmählich
zunehmendes Erweichen der thermoplastischen in dem Verpackungslaminat
enthaltenen Schichten statt, was per se das Material besser zu Lagen
formbar macht und es leichter zu falten macht, wobei gleichzeitig
die im Wesentlichen mittig angeordnete Faserschicht 10 stufenweise
die Glasumformungstemperaturbereiche der enthaltenen Faserarten
erreicht und dadurch von einem festeren, spröden Zustand in einen weicheren und
biegsameren Zustand übergeht,
der verbesserte Biegeeigenschaften bietet und demzufolge geringere Spannungen
beim anschließenden
Falzen zeigt. Das Verpackungsmaterial wird hiermit im Ganzen weicher und
somit reduziert sich die Belastung und das Risiko, dass Risse auftreten,
die die Festigkeit des fertigen Verpackungsbehälters beeinträchtigen.
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Innerhalb
des Temperaturbereichs kann man ebenfalls eine gewisse „Lockerung" des Materials feststellen,
d.h. die Bindung sowohl zwischen den einzelnen Zellulosefasern,
die in dem Fasermaterial enthalten sind, als auch zwischen den Zellulosefasern
und benachbarten Schichten aus thermoplastischem Material werden
ein wenig geschwächt,
was im Hinblick auf das Falzen ebenfalls positiv ist. Bei Annäherung an
die oberen Grenzen (250°C),
die für den
Temperaturbereich offenbart wurden, nehmen die positiven Effekte
etwa zur gleichen Zeit ab, wie das Äußere des Materials in Zusammenhang
mit dem Erhitzen negativ beeinflusst wird. Genauer gesagt wird der
Bereich des Falzbereichs, der dem Heißluftstrahl aus der Düse 19 unmittelbar
ausgesetzt ist, verfärbt,
weil die Faserschicht derart hohen Temperaturen ausgesetzt ist,
dass sie eine gelbe oder braune Tönung annimmt. Die außerhalb
der Faserschicht angeordnete Schicht 11 des thermoplastischen
Materials wird ebenfalls beschädigt
(verbrannt oder geschmolzen) und zwar bei Temperaturen über dem
oberen Temperaturlimit oder beim Erwärmen über einen länger als ca. 1 Sekunde dauernden
Zeitraum. Da der erwünschte
Effekt jedoch auch bei Temperaturen unterhalb der Obergrenze erzielt
wird, hat sich dies in der Praxis nicht als großer Nachteil erwiesen, insbesondere
deshalb nicht, weil der „verbrannte" Bereich nach Fertigstellung
der Verpackung durch die Eckklappe 4, die gegen die Abschlusswand 2 des
Verpackungsbehälters
gefaltet wird, verdeckt wird, und er somit für den Verbraucher unsichtbar
ist.
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Die
erforderliche Erwärmung
kann auch mithilfe anderer Hitzequellen als Heißluft erfolgen. So haben Versuche
beispiels weise gezeigt, dass Infrarotwärme (IR-Strahlung), Laser oder
dielektrische Erwärmung
mit guten Ergebnissen eingesetzt werden können. Denkbar sind ebenfalls
andere Erwärmungsverfahren
oder Kombinationen von Erwärmungsverfahren.
Die endgültige
Wahl der Hitzequelle hängt
von den wesentlichen Parametern ab, die im jeweiligen Einzelfall
von Bedeutung sind, z.B. Materialarten, Zeitaufwand, Gestaltung
des Erwärmungspunktes
(Erreichbarkeit), usw..
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Wie
zuvor erwähnt
kann das Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung als natürlicher
Teil eines normalen Herstellungsprozesses für Verpackungsbehälter des
bekannten Typs verwirklicht werden. Da die Erwärmung in der Abschlussphase
der Verpackungsherstellung stattfindet, d.h. kurz bevor oder während des
Einwärtsfaltens
der Eckklappen, wird die kritische Herstellung, das Befüllen und
Versiegeln des einzelnen Verpackungsbehälters nicht beeinträchtigt,
aber die Ausstattung, um das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
in die Praxis umzusetzen, kann einfach an dem Teil der Füllmaschine
befestigt werden, an dem das so genannte Abschlussfalten des Verpackungsbehälters erfolgt, d.h.
das abschließende
Umformen von der Kissenform zur parallelepipedischen Ausgestaltung.
Bisher durchgeführte
Versuche haben gezeigt, dass mit dem Verfahren gute Ergebnisse erzielt
werden, und es hat sich in der Praxis als machbar erwiesen, die schädliche Rissbildung
in Verpackungsbehältern gänzlich zur
reduzieren, die auf herkömmliche
Weise hergestellt wurden, jedoch einer Erwärmung gemäß dem Verfahren nach der vorliegenden
Erfindung unterzogen wurden. Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
hat ebenfalls positive Auswirkungen auf die Herstellung von Verpackungsbehältern aus
Verpackungslaminaten gezeigt, die absichtlich unter Bedingungen
gelagert wurden, die dem besagten Material weniger zuträglich sind
und die demzufolge einen Feuchtigkeitsgehalt erreicht haben, der normalerweise
mit Sicherheit zu beträchtlicher
Rissbildung bei der Umformung in Verpackungsbehälter führen würde.