DE69503607T4 - Verfahren und vorrichtung zum wasserfestmachen von kanten des zuschnittes - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum wasserfestmachen von kanten des zuschnittes Download PDF

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Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Säumen des Randes eines Bahnmaterials.
  • Stand der Technik
  • Auf dem Gebiet des Verpackens von Flüssigkeiten ist es bekannt, als Verpackungsmaterial ein Laminat zu verwenden, das beispielsweise aus Pappe besteht, die auf beiden Seiten mit aus anderen Substanzen, beispielsweise einer Sperrsubstanz, bestehenden Schichten beschichtet ist. Die Sperrsubstanz kann eine Sperre gegen Flüssigkeit, insbesondere Wasser, wie beispielsweise PE sein, oder es kann sich um eine Sauerstoffsperre, wie Aluminium oder EVOH, handeln. Die beiden Flächenschichten des Laminats bestehen üblicherweise aus einer Substanz oder aus Substanzen, die ein Heißsiegeln der beiden Schichten während der Bildung des Flüssigkeitsverpackungskartons ermöglicht oder ermöglichen. Die Kartons können aus Zuschnitten gebildet werden, die einzeln aus einer Bahn des Laminatmaterials geschnitten werden. Das Ausschneiden der Zuschnitte beläßt Schnittränder, über welche Flüssigkeit oder Gas in die Pappe eindringen und in den Karton gelangen oder aus dem Karton austreten könnten, wenn die Schnittränder nicht gesäumt würden, beispielsweise durch Abtragen, d.h. Abfräsen, eines Teils des Schnittrands und durch Umklappen des Randbereichs sowie durch Heiß- und Drucksiegeln des umgefalteten Randbereichs mit dem Rest des Zuschnitts, um die ansonsten freiliegende Pappe mit einer Sperrschicht zu bedecken. Ein solches Säumen des Schnittrandes ist beispielsweise in US-A-3 654 842 und 5 236 408 offenbart. Ein Problem, das beim herkömmlichen Säumen auftritt, ist, daß der umgeklappte Randbereich dazu neigt, in den ursprünglichen nicht gefalteten Zustand zurückzukehren und so nicht vollständig und sachgerecht mit dem übrigen Zuschnitt heiß- und druckgesigelt werden kann.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Nach einem Aspekt der Erfindung ist ein Säumverfahren vorgesehen, bei dem entlang einer freien Randzone eines Bahnmaterials, das aus einer fluidabsorbierenden Schicht und einer darauf vorgesehenen Fluidsperrschicht besteht, eine Ausnehmung einwärts des freien Randes unter Belassung einer sich entlang der freien Randzone erstreckenden Zunge und eine einwärts der Ausnehmung befindliche Nut unter Belassung eines sich entlang der freien Randzone erstreckenden Steges gebildet, die freie Randzone umgefaltet, die Zunge in die Nut eingesetzt und die Randzone mit dem Rest des Bahnmaterials gesiegelt wird.
  • Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Säumen einer freien Randzone eines Bahnmaterials vorgesehen, das aus einer fluidabsorbierenden Schicht und einer darauf vorgesehenen Fluidsperrschicht besteht, gekennzeichnet durch eine Formeinrichtung zum Bilden einer sich entlang der Randzone erstreckenden Ausnehmung, die nach innen von dem freien Rand der Randzone beabstandet ist, wodurch eine sich auswärts der Ausnehmung entlang der Randzone erstreckende Zunge belassen ist, und zum Bilden einer sich entlang der Randzone erstreckenden Nut, die nach innen von der Ausnehmung beabstandet ist, wodurch ein sich auswärts der Nut entlang der Randzone erstreckender Steg belassen ist, eine Falteinrichtung zum Umfalten der Randzone, um die Zunge in die Nut einzubringen, und eine Siegeleinrichtung zum Siegeln der Randzone an den Rest des Bahnmaterials.
  • Durch die Verbindung, bei der die Zunge in die Nut eingesetzt ist, kann die gesäumte Randzone zuverlässiger fluiddicht gemacht werden. Ferner kann auf die Verwendung von Wärme beim Siegeln verzichtet werden und die Versiegelung kann auf rein mechanische Weise erreicht werden, indem die Teile der Zunge/Nut-Verbindung einfach zusammengepreßt werden.
  • Das Bahnmaterial kann als durchgehende Bahn oder als einzelner Zuschnitt vorliegen.
  • Kurzbeschreibung der Figuren
  • Zum besseren Verständnis der Erfindung und für eine leichtere Ausführung derselben wird im folgenden anhand von Beispielen auf die zugehörigen Zeichnungen bezug genommen, welche zeigen:
  • 1 – einen Querschnitt durch einen Randbereich eines ausgeschnittenen Zuschnitts einer ersten Art von Laminat für das Verpacken von Flüssigkeit,
  • 2 – eine Ansicht ähnlich 1, wobei jedoch der Randbereich in einem gewünschten Profil weggefräst ist,
  • 3 – eine Ansicht ähnlich 1, wobei jedoch der betreffende Randbereich umgefaltet und mit dem Rest des Zuschnitts druckgesiegelt ist,
  • 4 – eine Ansicht ähnlich 2, wobei jedoch ein Randbereich eines ausgeschnittenen Zuschnitts einer zweiten Art eines Laminatmaterials zur Verpackung von Flüssigkeit gezeigt ist,
  • 5 – eine Ansicht ähnlich 3, jedoch mit dem Zuschnitt der 4,
  • 6 – ein schematischer Querschnitt durch einen Flüssigkeitsverpackungskarton aus dem Zuschnitt der 4 und 5,
  • 7 – eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zum Bilden des Randbereichs nach 3 oder 5 an einem Zuschnitt, und
  • 8 – einen schematischen fragmentarischen Schnitt entlang der Linie VIII-VIII der 7, wobei die Vorrichtung den Randbereich nach 3 bildet.
  • Beste Art der Durchführung der Erfindung
  • Wie in 1 gezeigt, besteht der Zuschnitt, aus dem ein mit einem giebelförmigen oberen Ende versehener oder eine flache Oberseite aufweisender Flüssigkeitsverpakkungskarton hergestellt werden soll, aus einem Laminatmaterial, das aus einer Schicht 1 aus Pappe gebildet ist, die auf beiden Seien mit Schichten 2 und 3 aus thermoplastischem Material, beispielsweise Polyethylen, versehen ist, wobei die Schicht 2 die Innenfläche und die Schicht 3 die Außenfläche des Kartons bildet. Falls gewünscht, kann das Laminat eine oder mehrere zusätzliche Schichten aufweisen, beispielsweise eine Gassperrschicht, wie EVOH oder Aluminium. Der Zuschnitt weist einen Schnittrand 4 auf an dem die Pappe 1 freiliegt, so daß beim Falten und Versiegeln des Zuschnitts zur Bildung eines Kartons mit einem auf der Innenseite des Kartons gelegenen derartigen Schnittrand 4, der somit der Flüssigkeit in dem Karton, beispielsweise Milch, ausgesetzt wäre, die Flüssigkeit in die Pappe eindringen und diese schwächen und/oder durch diese austreten könnte. Um dieses Eindringen zu verhindern, wird der Schnittrand 4 gefräst und anschließend druckgesiegelt.
  • Wie in 2 dargestellt, werden parallel zum Rand 4 ein rechteckiger ausgeschnittener Bereich 5, eine rechteckige Ausnehmung 6 und eine rechteckige Nut 7 gefräst, so daß zwischen diesen eine rechteckige Zunge 8 und ein rechteckiger Steg 9 belassen bleibt. Beim Bilden der Teile 5 bis 7 werden die Schichten 1 und 2 im wesentlichen auf die verborgene Oberfläche 10 der Schicht 3 weggefräst, um diese im wesentlichen freizulegen. Die Breite der Ausnehmung 6 ist geringfügig größer als die Summe der Höhe und der Breite des Steges 9, während die Breite der Zunge geringfügig kleiner als die der Nut 7 ist.
  • Wie in der 3 dargestellt, wurden die Zunge 8 und der Teil der Schicht 3 zwischen dem Rand 4 und dem Steg 9 über den Steg 9 gefaltet und die Zunge 8 wurde in die Nut 7 eingesetzt. Die Zunge/Nut-Verbindung 7, 8 dient dazu, vor dem Drucksiegeln des Randbereichs mit dem Rest des Zuschnitts ein Rückstellen des umgefalteten Rand bereichs in den ungefalteten Zustand zu verhindern. Bei diesem Siegelvorgang wird der Bereich der Schicht 3, der zwischen der Zunge 8 und dem Steg 9 in 2 zu sehen ist, dichtend gegen den Bereich der Schicht 2 gedrückt, der Teil des Stegs 9 ist, der im wesentlichen freiliegende Bereich der Schicht 3 in der Nut 7 wird dichtend an den Bereich der Schicht 2 gedrückt, der Teil der Zunge 8 ist, während der Bereich der Schicht 3, der über die Zunge 8 hinausragt, dichtend gegen den Bereich der Schicht 2 gedrückt wird, der sich am Reste des Zuschnitts befindet.
  • Wie in den 4 und 5 dargestellt, handelt es sich bei dem Zuschnitt um ein Laminatmaterial bestehend aus der Schicht 1 aus Pappe, die beidseitig mit den Thermoplastschichten 2 und 3 beschichtet ist, wobei jedoch eine Gassperrschicht 12 aus, beispielsweise, Aluminium oder EVOH die Schicht 2 bedeckt und eine Thermoplastschicht 13, beispielsweise aus Polyethylen, die Schicht 12 bedeckt. Zur Bildung der Elemente 5 bis 7 werden die Schichten 1 und 2 erneut im wesentlichen auf die Fläche 10 weggefräst. Das Umfalten und das Drucksiegeln erfolgt wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 3, um den in der 5 dargestellten flüssigkeitsdichten Rand zu erhalten. Wie in 6 dargestellt, ist der gegenüberliegende Randbereich 14 des Zuschnitts mit dem Rand der 5 druckgesiegelt, wobei insbesondere die Schicht 13 mit sich selbst gesiegelt ist, so daß die Sperrschicht 12 das Innere des Kartons im wesentlichen vollständig umgibt.
  • Wie in den 7 und 8 dargestellt, weist die Vorrichtung eine Frässtation 20 gefolgt von einer Umfaltstation 21 und einer Siegelstation 22 auf. An der Frässtation 20 befinden sich zwei angetriebene horizontale Walzen 23 und 24, welche den Zuschnitt 1–3 ergreifen und vorschieben, wobei die untere Walze 24 drehbar an einem Drehtischarm 25 angebracht ist, der durch eine pneumatische Kolbenzylindervorrichtung 26 um einen horizontalen Drehzapfen 27 an einem Gehäuse 28 federnd nach oben gedrückt ist. Die Walze 23 ist drehbar an einem um einen horizontalen Drehzapfen 30 an dem Gehäuse 27 drehbaren Arm 29 angebracht. Ein zwischen dem Gehäuse 27 und dem Arm 29 wirkender konischer Stift 31 ermöglicht das Einstellen auf unterschiedliche Dicken des Laminatmaterials. Drei horizontale zylindrische Fräsen 31 bis 33, die an einer horizontalen Antriebswelle 34 angebracht sind, bilden in dem Zuschnitt den weggeschnittenen Bereich 5, die Ausnehmung 6 und die Nut 7 aus. Eine Saugstück 35 entfernt den Abfall des Fräsvorgangs. Eine Reihe von Paaren aus einer oberen und einer unteren angetriebenen Walze 36a, 36b bis 44a, 44b schieben den Zuschnitt zwischeneinander vor, während sie die Zunge 8 und den Bereich der Schicht 3 zwischen dem Rand 4 und dem Steg 9 schrittweise zu einer Stufe bewegen, in der die Zunge 8 in der Nut 7 aufgenommen ist. Eine Reihe von Paaren oberer und unterer angetriebener Walzen 45a, 45b bis 48a, 48b schiebt anschließend den Zuschnitt zwischen sich vor, wobei der Randbereich gedrückt wird, wodurch die Zunge 8 mechanisch in die Nut 7 gepreßt wird, um den Randbereich zu siegeln. Die oberen Walzen 45a bis 48a sind an einer separaten Stützeinrichtung 50 angebracht. Auf die beiden Stützeinrichtungen 49 und 50 wirken jeweilige pneumatische Kolbenzylindervorrichtungen 51 und 52, die dem Aufrechterhalten konstanter Spaltdrücke für die Umfaltwalzen 36 bis 44 und die Siegelwalzen 45 bis 48 dienen.
  • Zwar kann die Siegelstation (45 bis 48) sowohl Wärme als auch Druck zum Siegeln des Randbereichs verwenden, jedoch besteht ein besonderer Vorteil des unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschriebenen Systems darin, daß auf die Verwendung von Wärme verzichtet wird und das System zum Bewirken des Siegeleffekts auf mechanischem Druck beruht. Auf diese Weise können zusätzliche Betriebs- und Wartungskosten, die durch die Verwendung von Wärme verursacht würden, vermieden werden.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Die vorliegende Erfindung ist besonders auf dem Gebiet der Verpackung anwendbar, hier insbesondere bei Bahnen oder Zuschnitten aus denen giebelförmige oder flache Oberseiten aufweisende Flüssigkeitsverpackungskartons hergestellt werden sollen.

Claims (19)

  1. Säumverfahren, bei dem entlang einer freien Randzone eines Bahnmaterials, das aus einer fluidabsorbierenden Schicht (1) und einer darauf vorgesehenen Fluidsperrschicht (3) besteht, eine Ausnehmung (6) einwärts des freien Randes unter Belassung einer sich entlang der freien Randzone erstreckenden Zunge (8) und eine einwärts der Ausnehmung (6) befindliche Nut (7) unter Belassung eines sich entlang der freien Randzone erstreckenden Steges (9) gebildet, die Randzone umgefaltet, die Zunge (8) in die Nut (7) eingesetzt und die Randzone mit dem Rest des Bahnmaterials gesiegelt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, und bei dem ferner vor dem Umfalten der Randzone entlang der Randzone ein weggeschnittener Bereich (5) gebildet wird, der auf der Außenseite der Zunge (8) liegt und sich zum Außenrand (4) der Randzone erstreckt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Zunge (8), die Ausnehmung (6), der Steg (9) und die Nut (7) (sowie gegebenenfalls der weggeschnittene Bereich (5)) im wesentlichen rechtwinklig sind.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Ausnehmung (6) geringfügig breiter als die Summe aus Höhe und Breite des Steges (9) ist.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Breite der Zunge (8) geringfügig kleiner als diejenige der Nut (7) ist.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem beim Ausbilden der Ausnehmung (6) und der Nut (7) (und gegebenenfalls des weggeschnittenen Bereichs (5)) Teile der fluidabsorbierenden Schicht (1) bis zu einer im wesentlichen verborgenen Fläche (10) der Fluidsperrschicht (3) entfernt werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das Bahnmaterial eine zweite Fluidsperrschicht (2) aufweist, wobei die fluidabsorbierende Schicht (1) zwischen der zuerst genannten und der zweiten Fluidsperrschicht (3, 2) angeordnet ist, und wobei Teile der zweiten Fluidsperrschicht (2) beim Bilden der Ausnehmung (6) und der Nut (7) (sowie gegebenenfalls dem weggeschnittenen Bereich (5)) entfernt werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem beim Siegeln des Randbereichs an den Rest des Bahnmaterials der zwischen der Zunge (8) und dem Steg (9) gelegene Bereich der erstgenannten Fluidsperrschicht (3) an den im Steg (9) enthaltenen Bereichs der zweiten Fluidsperrschicht (2) gesiegelt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, bei dem beim Siegeln der Randzone des Bahnmaterials der in der Nut (7) befindliche, im wesentlichen freiliegende Bereich der erstgenanten Fluidsperrschicht (3) an den in der Zunge (8) enthaltenen Bereich der zweiten Fluidsperrschicht (2) gesiegelt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 7, 8 oder 9, unter Rückbezug auf Anspruch 2, bei dem beim Siegeln der Randzone des Bahnmaterials der in dem weggeschnittenen Bereich (5) befindliche, im wesentlichen freiliegende Bereich der erstgenannten Fluidsperrschicht (3) an den in dem übrigen Zuschnitt enthaltenen Bereich der zweiten Fluidsperrschicht (2) gesiegelt wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei dem die erstgenannte und die zweite Fluidsperrschicht (3, 2) Flüssigkeitssperren bilden und das Bahnmaterial eine Gasspenschicht (12) aufweist, wobei die erstgenannte Fluidsperrschicht (3) zwischen der fluidabsorbierenden Schicht (1) und der Gassperrschicht (12) angeordnet ist.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Siegeln ausschließlich durch mechanischen Druck auf die Randzone erfolgt.
  13. Vorrichtung zum Säumen einer freien Randzone eines Bahnmaterials, das aus einer fluidabsorbierenden Schicht (1) und einer darauf vorgesehenen Fluidsperrschicht (3) besteht, gekennzeichnet durch eine Formeinrichtung (32, 33) zum Bilden einer sich entlang der Randzone erstreckenden Ausnehmung (6), die nach innen von dem freien Rand (4) der Randzone beabstandet ist, wodurch eine sich auswärts der Ausnehmung (6) entlang der Randzone erstreckende Zunge (8) belassen ist, und zum Bilden einer sich entlang der Randzone erstreckenden Nut (7), die nach innen von der Ausnehmung (6) beabstandet ist, wodurch ein sich auswärts der Nut (7) entlang der Randzone erstreckender Steg (9) belassen ist, eine Falteinrichtung (36–44) zum Umfalten der Randzone, um die Zunge (8) in die Nut (7) einzubringen, und eine Siegeleinrichtung (45–48) zum Siegeln der Randzone an den Rest des Bahnmaterials.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der die Formeinrichtung (32, 33) mehrere Drehfräseinrichtungen (32, 33) aufweist.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 14, bei der die Fräseinrichtungen (32, 33) an einer gemeinsamen Antriebswelle (34) angebracht sind.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, und ferner mit zwei Walzen (23, 24), die derart angeordnet sind, daß sie zwischen einander einen den Fräseinrichtungen (32, 33) benachbarten Bereich der Randzone ergreifen und die Randzone vorwärts bewegen, während die Fräseinrichtungen (32, 33) die Ausnehmung (6) und die Nut (7) bilden.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, bei der die Falteinrichtung (36-44) und die Siegeleinrichtung (45–48) aus jeweiligen Gruppen von Walzenpaaren (36-44, 45–48) bestehen.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 17, und ferner mit einer Stütze (49), an der eine Walze (36a–44a) jedes Paares der Gruppen von Faltwalzen (36–44) angebracht ist, und einer separaten Stütze (50), an der eine Walze (45a–48a) jedes Paares der Gruppe von Siegelwalzen (45–48) angebracht ist, und mit einer ersten und zweiten Anpresseinrichtung (51, 52), welche die jeweiligen Stützen (49, 50) derart drücken, daß der Klemmdruck der jeweiligen Gruppen von Faltwalzen (46–44) und Siegelwalzen (45–48) erhöht ist.
  19. Vorrichtung nach Anspruch 18, bei der die Vorspanneinrichtung dazu dient, den Klemmdruck der jeweiligen Gruppen von Faltwalzen (36–44) und Siegelwalzen (45–48) im wesentlichen konstant zu halten.
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