DE60118376T2 - Verfahren zur spannungsreduzierung in materialfalzen - Google Patents

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Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung von Materialspannungen auf dem Doppelfalz von laminiertem Papier-/Kunststoffmaterial.
  • Stand der Technik
  • 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.
  • 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.
  • 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).
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Aufgaben der Erfindung
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Lösung
  • 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.
  • Bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wurden des Weiteren mit den kennzeichnenden Merkmalen der beigefügten Unteransprüche versehen.
  • Kurze Beschreibung der beigefügten Zeichnungen
  • Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten, schematischen Zeichnungen detaillierter beschrieben. Darin zeigen:
  • 1 eine perspektivische Ansicht eines Verpackungsbehälters der bekannten Art von unten;
  • 2 einen Teil der unteren Fläche des Verpackungsbehälters aus 1 vor dem Einwärtsfalten einer Eckklappe;
  • 3 einen Teil des in 2 dargestellten Verpackungsbehälters nach dem Einwärtsfalten einer Eckklappe; und
  • 4 einen Schnitt durch einen Teil eines laminierten Verpackungsmaterials der Art, die zur Herstellung von Verpackungsbehältern gemäß 1 verwendet wird.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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..
  • 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.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Reduzierung von Materialspannungen auf dem Doppelfalz von laminiertem Papier-/Kunststoffmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass die Papierschicht (10) des Materials (9) auf eine Temperatur von 80–250°C im Falzbereich erhitzt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Erhitzen vor dem Falzen erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Erhitzen während eines laufenden Falzzyklus erfolgt.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Erhitzen in einem Bereich zweier sich gegenseitig überschneidender oder treffender Falzlinien (6, 8) erfolgt.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Erhitzen vor dem Falzen entlang der zweiten Falzlinie (8) erfolgt.
  6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Papier- (10) als auch die Kunststoffschicht (11, 12) erhitzt werden.
  7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Papierschicht (10) auf die Glasumwandlungstemperatur des Fasermaterials erhitzt wird.
  8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erhitzen während eines beschränkten Zeitraums erfolgt, maximal etwa 1 Sekunde.
  9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erhitzen mittels Heißluft erfolgt.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Heißluft in Form eines konzentrierten Stroms zugeführt wird, der gegen die Außenseite des Verpackungsmaterials (9) gerichtet ist.
DE60118376T 2000-06-28 2001-06-20 Verfahren zur spannungsreduzierung in materialfalzen Expired - Lifetime DE60118376T2 (de)

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EP (1) EP1318950B1 (de)
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AU (1) AU2001266487A1 (de)
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