EP0511358B1

EP0511358B1 - Verfahren und vorrichtung zum verschliessen einer öffnung eines rohrförmigen behälters

Info

Publication number: EP0511358B1
Application number: EP91920589A
Authority: EP
Inventors: Wallace Nielsen
Original assignee: Individual
Current assignee: ADVANCED LIQUID PACKAGING Co
Priority date: 1990-11-17
Filing date: 1991-11-16
Publication date: 1996-06-12
Anticipated expiration: 2011-11-16
Also published as: JPH05504749A; DE59107934D1; DE4112633A1; FI923256A0; WO1992008651A1; CA2073987A1; NO922815D0; BR9106020A; FI923256A; EP0511358A1; ES2091951T3; AU9030191A; DK0511358T3; ATE139197T1; JP3089325B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verschließen einer Öffnung eines rohrförmigen Behälters mit viereckigem Querschnitt, der insbesondere für Flüssigkeiten bestimmt ist und aus mindestens einseitig siegelfähig beschichtetem Papier- bzw. Kartonmaterial besteht, wobei von der oberen Behälterwandung durch eine viereckig umlaufende Randfaltlinie eine zusammenhängende Öffnungswandung mit vier Seiten, nämlich einer Ausgießerseite, zwei Nachbarseiten und einer der Ausgießerseite gegenüberliegenden Seite, abgeteilt wird und die vier Seiten, die die zu verschließende Öffnung des Behälters ringsum umgeben, zur Bildung eines Verschlusses längs der Randfaltlinien sowie einem Dreieckmuster aus schrägen Faltlinien auf den Nachbarseiten folgend derart sowie in der Reihenfolge: Nachbarseiten, der Ausgießerseite gegenüberliegende Seite, Ausgießerseite, nach innen sowie aufeinandergefaltet und miteinander verklebt werden, daß beim späteren öffnen des Verschlusses durch Hochziehen und gegebenenfalls Lösen der Verklebung einer Seite ein durch Dreieckflächen bildende Faltlinien vorgegebener Ausgießer aus der Ausgießerseite und aus angrenzenden Teilen der Nachbarseiten gebildet werden kann.
Schließlich betrifft die Erfindung einen Verschluß, der im Rahmen der vorgenannten Verfahren Verwendung finden soll.
Ein Verfahren zum Verschließen einer Öffnung eines rohrförmigen Behälters aus Papiermaterial ist aus der Druckschrift WO-A-85/02162 bekannt, aus der auch ein entsprechender Verschluß hervorgeht. Dieser Verschluß, der nach dem eingangs zusammenfassend dargestellten Verfahren hergestellt wird, weist zwar gegenüber anderen Behältern bzw. Verpackungen für Flüssigkeiten insbesondere für Milch, Fruchtsäfte etc. erhebliche Vorteile auf wie leichte Herstellbarkeit im automatisierten Fertigungsprozeß, gute Materialausnutzung durch geeignete Formen für den Karton- bzw. Papierzuschnitt des Behälterrohlings, geringes Behältergewicht im Verhältnis zu dem Flüssigkeitsvolumen, optimale Stapelbarkeit und Raumausnutzung beim Lagern und beim Transport sowie zum Aufbewahren beim Verbraucher, vor allem aber eine sehr gute Handhabbarkeit beim Öffnen des Verschlusses und beim Ausgießen der Flüssigkeit. Zur Erläuterung sei hinzugefügt, daß der Verschluß bei noch leerem Behälter und bei noch offenem Boden hergestellt wird, anschließend das Füllen des Behälters in umgekehrter Lage desselben erfolgt und erst danach die nun oben liegende Bodenöffnung des Behälters in konventioneller Weise verschlossen wird, so daß ein insgesamt würfelförmiger Behälter entsteht.
Aus der US-A-3 145 899 ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Behälterwandung eines rohrförmigen Behälters mit viereckigem Querschnitt, der für Flüssigkeiten bestimmt ist und aus siegelfähig beschichtetem Papier- bzw. Kartonmaterial besteht, über einen Dorn mit viereckigem Querschnitt geschoben wird. Auf dem Dorn wurde zuvor ein viereckiger Zuschnitt einer flexiblen, flüssigkeitsundurchlässigen, siegelfähigen Folie angeordnet. Der Folienzuschnitt ist größer als die Querschnittsfläche des rohrförmigen Behälters. Durch Umklappen der über die Stirnfläche des Dorns überstehenden Zuschnittteile wurde ein viereckiges, tassenförmiges Folienelement gebildet, über das dann wie angegeben die Behälterwandung geschoben wird.
Anschließend werden zum Verschließen der Behälteröffnung vier einzelne Klappen, die in der Verlängerung der jeweiligen Seiten des Behälters liegen, nacheinander ohne Formänderung aufeinander gefaltet. Das viereckige, tassenförmige Folienelement liegt nunmehr mit einem planen Bodenteil an den aufeinander gefalteten Klappen und mit rundumlaufenden Seitenteilen an den Seiten des Behälters an.
Die Seitenteile des Folienelements werden anschließend mit den Seiten des Behälters durch Wärmeeinwirkung versiegelt. Zusätzlich werden entweder nur die aufeinandergefalteten Klappen untereinander durch Hitzeeinwirkung untereinander versiegelt, oder das Bodenteil des viereckigen Folienelements wird mit den aufeinandergefalteten Klappen und die aufeinandergefalteten Klappen werden untereinander durch Hitzeeinwirkung versiegelt.
Der derart an einem Ende mit dem tassenförmigen Folienelement verschlossene Behälter ist nun zur Aufnahme einer Flüssigkeit bereit. Der Verschluß wird an dem unteren Ende des rohrförmigen Behälters als nicht wieder zu öffnender Bodenverschluß verwendet und dient dazu, dieses Bodenende des Behälters vollständig abzudichten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung und Handhabung des Verschlusses weiter zu erleichtern, vor allem aber einen flüssigkeitsdichten Verschluß in einfacher und zuverlässiger Weise mit möglichst einfachen Mitteln herzustellen. Außerdem soll die Fertigung der Behälterteile und die Herstellung des Verschlusses automatisierbar sein.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die vier Seiten in der aufeinandergefalteten Lage im wesentlichen nur durch vom Behälterinnern her folgendes Einkleben mindestens eines folienhaften Schließelementes, das auch durch Auftragen bzw. Aufsprühen od. dgl. einer Klebschicht gebildet werden kann, miteinander verbunden werden, wobei mindestens die aneinander anliegenden Flächen der Ausgießerseite und der Nachbarseiten nicht aneinander verklebt werden, aber insbesondere die innen an der Ausgießerseite anliegenden inneren Faltkanten der zuerst einwärts gefalteten Nachbarseiten durch das Schließelement derart mit den angrenzenden Bereichen der beiden später nach innen gefalteten Seiten, insbesondere der Ausgießerseite, verbunden werden, daß zumindest die beim Öffnen des Verschlusses als erste hochgezogene Ausgießerseite durch bloßes Einreißen des Schließelementes längs der entsprechenden inneren Faltkanten von den Nachbarseiten lösbar ist.
Der Kerngedanke der Erfindung besteht darin, auf die Innenfläche der verschlußseitigen Stirnfläche des Behälters ein folienhaftes Schließelement aufzukleben, das die innen freiliegenden Kanten und die angrenzenden Flächen so miteinander verbindet, daß damit der Verschluß herstellbar ist, nämlich dadurch die aufeinander gefalteten Öffnungswandungsteile bzw. die aufeinander gefalteten Seiten der Öffnung abdichtend miteinander verbunden, ohne dabei Fläche an Fläche zu verkleben.
Mit anderen Worten werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die - bei einem quaderförmigen Behälter - vier Seiten wie bisher zum Verschließen der späteren Ausgießöffnung - selbstverständlich bei noch offenem Behälterboden - aufeinandergefaltet, und in dieser Lage werden die aufeinandergefalteten Seiten von innen, also vom Behälterinnern her, miteinander verbunden durch Einkleben bzw. Aufkleben eines folienhaften Schließelementes. Statt des Schließelementes kann man auch durch Aufsprühen eines geeigneten Klebers eine Klebschicht bilden, die die benachbarten Kanten und Flächen so miteinander verbindet, daß eine ungewollte Entfaltung der aufeinandergefalteten Wandungsteile bzw. Seiten nicht erfolgen kann und vor allem der Verschluß absolut flüssigkeitsdicht ist, weil er sämtliche Bereiche bzw. Zwischenräume, Öffnungen, Schlitze od. dgl. erfaßt, durch die Flüssigkeit ungewollt nach außen dringen kann.
Sehr wesentlich ist, daß dieses folienhafte Schließelement bzw. die Klebschicht beim Öffnen des Verschlusses durch den Verbraucher ohne weiteres entlang der Kanten der Seite entsprechend einreißen kann, die beim Öffnen des Behälters als erste aufgefaltet wird. Durch die Erfindung erfolgt also ein mechanisch hochfestes Schließen sowie ein absolut flüssigkeitsdichtes Abdichten des Verschlusses, ohne daß das Öffnen des Verschlusses beim Verbraucher behindert oder erschwert ist. Denn durch das Schließelement werden nur die Faltkanten der zuerst einwärts gefalteten Seiten, die bei rechteckigem Behälterquerschnitt Dreiecke bilden, mit den angrenzenden Bereichen der nachfolgend auf diese Dreiecke gefalteten Seiten abdichtend verbunden. Dadurch kann die später die Ausgießöffnung bildende Seite leicht durch bloßes Hochziehen vom Verschluß gelöst und hochgeklappt werden. Die aufeinander und auf die darunter liegenden Seiten gefalteten Bereiche dieser Ausgießerseite sind nicht miteinander verklebt.
Auch die anderen Faltkanten sollen entsprechend lösbar sein, wenn noch weitere Seiten der Behälteröffnung hochgezogen und aufgefaltet werden.
Das Einbringen und An- bzw. Einkleben eines solchen Schließelementes oder auch die Bildung einer entsprechenden Klebschicht ist fertigungsmäßig ohne weiteres möglich, vor allem dann, wenn der rohrförmige Behälterrohling beim Herstellen des Verschlusses auf einem Dorn gehalten ist, an dessen äußerer Stirnfläche ein entsprechendes Schließelement angeordnet und so gehalten werden kann, daß die Seiten der Behälteröffnung an dem Dorn aufeinander faltbar und so mit dem Schließelement in Kontakt bringbar sind.
Zum leichten Öffnen des Verschlusses dient vorzugsweise eine Aufziehlasche, die an sich bekannt ist.
Auf jeden Fall liegt mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine optimale Lösung der oben genannten Aufgabe vor.
Vorzugsweise wird ein Schließelement aus siegelbarer Folie oder aus einem mit mindestens auf einer Seite siegelfähiger Folie beschichtetem z.B. PE-beschichtetem Material verwendet und durch Erhitzen des Schließelementes und Andrücken der zu verriegelnden Behälterinnenflächen auf das Schließelement eingeklebt. Das Verschweißen eines solchen Schließelementes mit der äußeren Beschichtung der Behälterseiten läßt sich in der Fertigung mit verhältnismäßig einfachen Mitteln sowie mit sehr hoher Geschwindigkeit und in zuverlässiger Weise durchführen.
Die Form des folienhaften Schließelementes ist beliebig, solange die Funktion des Schließelementes gewährleistet ist. Vorzugsweise wird mit dem Schließelement die gesamte Innenfläche der verschlußseitigen Stirnfläche des Behälters erfaßt, zumindest aber die Kantenbereiche, zum Verbinden aneinander angrenzender Bereiche bzw. Seiten.
Erfindungsgemäß ist vorzugsweise vorgesehen, daß zunächst die Ecken der Behälterinnenseite abgedichtet werden, vorzugsweise durch Erhitzen und Anpressen, und die verbleibenden Bereiche durch Einkleben des Schließelementes abgedichtet werden, wobei ein Schließelernent mit kleinerer Fläche, als der Größe der Behälterinnenfläche entspricht, verwendet werden kann.
Ein erfindungsgemäßer Verschluß zum Verschließen einer Öffnung eines rohrförmigen Behälters, der insbesondere für Flüssigkeiten bestimmt ist und aus mindestens einseitig siegelfähig beschichtetem Papier- bzw. Kartonmaterial besteht, und zwar hergestellt nach einem der beiden eingangs genannten bekannten Verfahren, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß auf die Innenfläche der verschlußseitigen Stirnseite des Behälters, die durch die innen freiliegenden Bereiche der aufeinandergefalteten Öffnungswandung bzw. Seiten gebildet ist, ein beim Öffnen des Verschlusses durch Hochziehen mindestens eines Teils der Öffnungswandung oder der Seiten durchtrennbares folienhaftes Schließelement, das auch aus einer aufgebrachten Klebeschicht bestehen kann, das Behälterinnere verschlußseitig abdichtend aufgeklebt ist. Ein in dieser Weise hergestellter Verschluß, der durch verschiedene und beliebige Verfahren herstellbar ist, gewährleistet ein absolut flüssigkeitsdichtes Verschließen der späteren Ausgießseite des Behälters vom Behälterinnern her, also bei noch offenem Behälterboden, ohne daß aufeinandergefaltete Flächen der Seiten des Verschlusses miteinander verklebt sind und dadurch das Öffnen erschwert werden könnte.
Für das taktweise Einkleben des Schließelementes zum Verschließen der Öffnung des rohrförmigen Behälters ist nach einer erfindungsgemäßen Weiterbildung vorgesehen, daß das aus PE-Folie oder PE-beschichtetem Material bestehende Schließelement auf die freie Stirnfläche eines Dorns, vorzugsweise eines mehrarmigen Rotors mit entsprechenden Dornen am äußeren Ende, aufgelegt, dort erhitzt und an die Innenflächen der vier aufeinandergefalteten Seiten des Behälteroberteils, also an die stirnseitige Innenfläche des Behälteroberteils, angedrückt wird. Auf diese Weise läßt sich bei entsprechender Ausgestaltung des Verfahrens und der dabei benutzten Einrichtungen eine hohe Arbeitstaktzahl ebenso erreichen wie ein absolut flüssigkeitsdichtes Verschließen des Behälteroberteils.
Im einzelnen wird für das Einkleben des Schließelementes erfindungsgemäß bevorzugt, daß nach dem Aufziehen des rohrförmigen, beidseitig offenen Behälters auf den Dorn und nach dem Auflegen des Schließelementes auf die freie Stirnfläche des Dorns das Behälteroberteil - vorzugsweise nach dem Aktivieren der Eckbereiche - zugefaltet wird und das Schließelement nun oder bereits während des Zufaltens erhitzt und unter Druck, der von außen auf die stirnseitige Außenfläche des Behälteroberteils und von innen mit dem Dorn auf die stirnseitige Innenfläche des Behälteroberteils ausgeübt wird, auf diese Innenfläche geklebt wird. Ebenso ist denkbar, zuerst das Schließelement auf die freie Stirnfläche des Dorns aufzulegen und erst dann den beidseitig offenen rohrförmigen Behälter auf den Dorn aufzuziehen. Das Ergebnis ist in beiden Fällen im wesentlichen das gleiche.
Die Arbeitsgeschwindigkeit bei Ausübung des Verfahrens hängt maßgeblich von den verwendeten Vorrichtungen ab. Für das Erhitzen und Einkleben des Schließelementes wird daher erfindungsgemäß eine Vorrichtung vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Kopf des Dorns aus Isolierstoff wie Keramik oder Kunststoff besteht, dessen Stirnfläche mit einem äußerst feinen Überzug aus ferritischem Material beschichtet ist, der mit einer antiadhäsiven Schicht z.B. mit einer PTFE-Haut überzogen ist, und daß zum Anpressen der Stirnseite des Behälteroberteils an die Stirnfläche des Dornkopfes, auf die das Schließelement auflegbar ist, ein Preßstempel vorgesehen ist, in dem eine Induktionsspule zum äußerst kurzzeitigen induktiven Erhitzen, z.B. für eine Zeitdauer von 0,4 sec., des ferritischen Überzugs des Dornkopfes angeordnet ist. Statt des Überzugs kann auch eine sehr dünne Metallplatte vorgesehen sein, die elektrisch mittels Stromimpuls erwärmbar ist. Gegebenenfalls kann der unterhalb des ferritischen Überzugs oder der Platte liegende Bereich des Dornkopfes auch gekühlt werden, um eine Aufheizung auf ein unerwünscht hohes Temperaturniveau zu vermeiden und um so den Heiztakt - Aufheizen/Abkühlen - mit kurzer Taktzeit zu gewährleisten.
Diese erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt eine sehr hohe Arbeitstaktzahl durch Erhitzen und Einkleben des Schließelementes in kürzester Zeit. Da nur der hauchdünne ferritische Überzug an der Stirnfläche des Dornkopfes induktiv oder die dünne Platte aufgrund ihres ohmschen Widerstands kurzzeitig elektrisch erwärmt wird, und da die während einer Heiztaktdauer von z.B. 0,4 sec. vermittelte Wärme sofort wieder von dem aus PE-Folie bestehenden Schließelement und der angrenzenden Innenfläche des Behälteroberteils abgenommen bzw. zum Aufheizen verbraucht wird, entsteht praktisch eine Wärme- bzw. Temperaturschwingung, wobei insbesondere während der Temperaturspitzen in dem ferritischen Überzug bzw. der Platte die Erhitzung der PE-Folie des Schließelementes erfolgt, während, wenn die Induktionsspule abgeschaltet ist und keine Wärme in dem ferritischem Überzug erzeugt wird, die Temperatur des ferritischen Metalls oder der Platte stark abfällt. Durch die antiadhäsive Haut, mit der der ferritische Überzug oder die Platte überzogen ist, wird ein Ankleben des Schließelementes oder von Teilen der das Schließelement bildenden siegelbaren Folie an dieser Aufnahmefläche für das Schließelement vermieden. Beim Anpressen des Preßstempels an die stirnseitige Außenfläche des Behälteroberteils geht das erhitzte Schließelement vorzugsweise PE-Schließelement vollständig auf die stirnseitige Innenfläche des Behälteroberteils über und führt die gewünschte vollständige flüssigkeitsdichte Abdichtung dieser Innenfläche herbei.
Vorzugsweise sind mit Unterdruck beaufschlagbare Bohrungen in der Stirnfläche des Dornkopfes zum Festhalten des Schließelementes während des Erhitzen etc. vorgesehen. Es versteht sich von selbst, daß die Zeitdauer der Unterdruckzuführung ebenso wie die jeweilige Wirkungsdauer der induktiven oder sonstigen Beheizung genau auf die einzelnen Phasen des für das Einkleben des Schließelementes vorgesehenen Arbeitstaktes abgestimmt sein muß.
Alternativ zu dem vorstehenden Verfahren zum Erhitzen des Schließelementes mittels induktiver Wärme ist erfindungsgemäß eine Vorrichtung vorgesehen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß eine zum Erhitzen des Schließelementes beheizbare, außen mit einer antiadhäsiven Schicht z.B. mit PTFE überzogene Platte stirnseitig den Dorn abschließt und die Stirnfläche der Platte die Aufnahmefläche für das Schließelement vor und während des Einklebens bildet.
Vorzugsweise ist die Platte durch einen Schnappverschluß oder eine anderweitige Schnellbefestigung leicht austauschbar.
Im Gegensatz zu der induktiven Beheizung wird bei dieser Platte mit einer in der Platte angeordneten Heizung ein Temperaturniveau an der freien Stirnfläche der Platte erreicht und konstant gehalten, das zumindest ein Erweichen eines auf die Platte aufgelegten Schließelementes aus PE-Folie herbeiführt. In diesem Zustand läßt sich das Schließelement in der gleichen Weise wie ein induktiv erhitztes Schließelement gegen die stirnseitige Innenfläche des Behälteroberteils drücken und dort abdichtend einkleben. Die PTFE-Beschichtung der vorzugsweise aus Leichtmetall wie Aluminium bestehenden Platte verhindert ein Ankleben von PE-Folie an der Stirnfläche der Platte. Nach dem Erweichen und Andrücken an die stirnseitige Innenfläche des Behälteroberteils geht das aus PE-Folie bestehende Schließelement vielmehr vollständig auf diese Innenfläche über.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1: eine perspektivische Ansicht eines Oberteils eines rohrförmigen Behälterrohlings mit noch offener Öffnung, aber mit bereits eingeklebter Aufziehlasche;
Fig. 2: eine perspektivische Ansicht des Oberteils des Behälters nach dem Aufeinanderfalten der die Öffnung des Behälters umgebenden vier Seiten;
Fig. 3: eine Draufsicht auf die Innenfläche der Stirnseite des Behälters von Fig. 2, also vom Behälterinnern her betrachtet;
Fig. 4, 5 und 6: Draufsichten eines folienhaften Schließelementes mit verschiedener Formgebung;
Fig. 7: eine Draufsicht auf den ausgestanzten Zuschnitt des Behälterrohlings zwecks Darstellung von aktivierbaren Bereichen einer PE-Beschichtung;
Fig. 8: eine Draufsicht auf die Innenfläche der Behälterstirnfläche wie in Fig. 3, jedoch nach dem Einkleben des folienhaften Schließelementes nach Fig. 4;
Fig. 9: wiederum eine Draufsicht auf die Innenfläche der Stirnfläche des Behälters wie in Fig. 3 und 8, jedoch nach dem Öffnen des Behälters durch Hochziehen der sog. Ausgießerseite der Behälteröffnung zum Öffnen des Verschlusses;
Fig. 10: eine Draufsicht auf den wie in Fig. 9 geöffneten Verschluß des Behälters, jedoch von außen sowie von oben gesehen.
Fig. 11: eine schematische Querschnittsansicht einer Heiz- und Preßvorrichtung am äußeren Ende eines Dorns zum Erhitzen und Einkleben eines aus PE-Folie bestehenden Schließelementes;
Fig. 12: eine mit X in Fig. 11 gekennzeichnete Einzelheit der Vorrichtung von Fig. 11;
Fig. 13: eine Schnittansicht einer weiteren Heiz- und Preßvorrichtung zum gleichen Zweck wie die in Fig. 11 und 12 dargestellte Vorrichtung;
Fig. 14: eine Draufsicht auf die Vorrichtung von Fig. 13 im Schnitt entlang der Linie XIV-XIV von Fig. 13.

In Figur 1 ist ein Oberteil, bezogen auf die spätere Gebrauchslage, eines allgemein mit 1 bezeichneten Behälters dargestellt, der aus einem Behälterzuschnitt 2 aus beidseitig PE-beschichtetem Papiermaterial besteht, der teilweise in Figur 7 gezeigt ist.
Die rohrförmig aufgefaltete und längs einer Naht 9 verbundene Behälterwandung 3 weist im oberen Bereich eine entsprechend viereckig umlaufende Randfaltlinie 4 auf, oberhalb derer die am Verschluß beteiligten vier Seiten liegen, nämlich eine Ausgießerseite 5, aus der nämlich beim Öffnen des Verschlusses ein Ausgießer gebildet werden kann, eine hintere Nachbarseite 6, eine vordere Nachbarseite 7 und eine der Ausgießerseite 5 gegenüberliegende Seite 8, längs deren die Naht 9 verläuft. Diese vier Seiten bilden die allgemein mit 10 bezeichnete Öffnung des Behälters 1.
In die Ausgießerseite 5 sind mit der entsprechenden Randfaltlinie praktisch ein Dreieck bildende schräge Faltlinien 11 eingeprägt. Entsprechende Faltlinien 12 weisen beide Nachbarseiten 6 , 7 auf. Besonders hervorzuheben ist der bogenförmig vorgewölbte Rand 13 der Ausgießerseite 5, der nämlich beim Aufeinanderfalten die notwendige Überdeckung zu der Seite 8 herbeiführt und darüber hinaus eine günstige Form für den späteren Ausgießer vorgibt.
Der Behälterzuschnitt 2 in Fig. 7 läßt erkennen, daß die Ausgießerseite 5 länger als die gegenüberliegende Seite 8 ist, so daß sich später beim Falten die beispielsweise aus Figur 2 ersichtlichen Verhältnisse ergeben. Entsprechend weist auch der obere Rand der Nachbarseiten 6, 7 einen zu der Ausgießerseite 5 ansteigenden Verlauf auf. Es entsteht eine Luftaustrittsöffnung 14 beim Öffnen des Verschlusses, die in Figur 10 dargestellt ist und das Zuströmen von Luft beim Ausströmen von Flüssigkeit aus dem Behälter 1 erleichtern soll.
Auf die Innenfläche der Ausgießerseite 5 ist in der in Figur 1 dargestellten Lage bereits eine Aufziehlasche 20 geklebt, die, wenn der Behälter 1 an seiner oberen Öffnung 10 geschlossen ist, die beispielsweise aus Figur 2 und 3 ersichtliche Lage einnimmt, so daß sie zum Öffnen des Behälters leicht hochziehbar ist.
In den Verschluß zu integrieren ist ein in Figur 4, 5 und 6 in verschiedener Form dargestelltes und allgemein mit 15 bezeichnetes Schließelement. Es besteht aus einem PE-Folienstück als Quadrat 16 nach Figur 4, mit Ausnehmungen 17 an den Rändern nach Figur 5 und als gekreuzte Bänderstreifen 18, 19 nach Figur 6. Wesentlich für die Form des Schließelementes 15 ist, daß die beim Aufeinanderfalten der vier Seiten 5, 6, 7, 8 entstehenden Kanten 31, 32, 33, 34 der Innenflächen der Seiten 6, 7, wie in Figur 3 dargestellt ist, mit den jeweils angrenzenden Innenflächen der beiden Seiten 5, 8 absolut abdichtend verbunden sind. Dadurch werden die Spalte, die die Kanten 31, 32, 33, 34 mit den angrenzenden Bereichen der Seiten 5, 8 bilden, durch das Schließelement 15 überbrückt und verschlossen. Im Falle des Quadrats 16 von Figur 4 bedeckt das Schließelement 15 die viereckige in Figur 3 dargestellte Innenfläche der oberen Behälterstirnseite. Wie noch nachstehend erläutert wird, können schmale Randstreifen der Innenfläche ggfs. frei bleiben, wenn die Ecken der Innenfläche anderweitig verschlossen und abgedichtet werden, wie noch erläutert wird. Wenn das Schließelement 15, ganz gleich ob die Ausführungsform nach Figur 4, 5 oder 6 gewählt wird, in dieser Weise eingeklebt wird, werden die im Behälterinnern freiliegenden Dreiecksbereiche der Seiten 5, 6, 7 und 8 (vgl. Figur 3) mechanisch fest und längs der Kanten 31, 32, 33, 34 abdichtend miteinander verbunden.
Das Verschließen der Öffnung 10 wird zweckmäßig in folgenden Schritten vollzogen:
Zunächst werden die Eckbereiche E der Seiten 5, 6, 7 und 8 innen durch Heißluft aktiviert. In Figur 7 ist ein Faltlinienmuster einer Abwicklung des Behälters mit senkrechter Schraffur dargestellt. Die aktivierten Bereiche sind die unteren Spitzen der schraffiert dargestellten Dreiecke.
Anschließend werden die Nachbarseiten 6, 7 als erste längs ihrer schrägen Faltlinien 12 gefaltet und längs ihrer Randfaltlinien 4 nach innen geklappt. Es folgt das Falten der der Ausgießerseite 5 gegenüberliegenden Seite 8, worauf die Ausgießerseite 5 als letzte der vier Seiten längs der Randfaltlinie 4 umgeklappt und mit dem bogenförmigen Rand 13 sowie der Aufziehlasche 20 auf die Außenfläche der gegenüberliegenden Seite 8 gefaltet wird. In dieser Lage wird das erhitzte Schließelement 15 vom Behälterinnern her auf die Innenfläche der Behälterstirnseite, wie sie Figur 3 zeigt, aufgepreßt und aufgeklebt, so daß sich das Bild nach Figur 8 ergibt. Dabei werden auch die aktivierten Eckbereiche E miteinander verpreßt und verklebt zwecks Abdichtung der vier Ecken. Wie gesagt, brauchen die Eckbereiche und ggfs. allgemein die Randstreifen der Innenfläche der Behälterstirnseite nicht mit dem Schließelement 15 bedeckt zu sein, wenn die Ecken zunächst abdichtend verklebt werden.
Auf jeden Fall ergibt sich im Laufe des Verfahrens der Stand nach Figur 8 - ggfs. unter Freilassung von Randstreifen ringsum -, wo das Schließelement 15 durch Verbinden der Kanten 31, 32, 33, 34 mit den angrenzenden Flächenbereichen die dort vorhandenen Zwischenräume bzw. schlitzförmige Öffnungen durchgehend abdichtend verschließt und dabei gleichzeitig die vier Seiten 5, 6, 7, 8 vom Behälterinnern her fest miteinander verbindet.
Zweckmäßig wird die Aufziehlasche 20 bei der Herstellung der Verklebung oder auch zu einem anderen Zeitpunkt auf die Außenfläche der Seite 8 im Sinne eines Anheftens aufgeklebt, damit sie während des Transports möglichst flach auf der Außenfläche der Seite 8 aufliegt.
Nach dem Einfüllen einer Flüssigkeit sowie nach dem Verschließen des Bodens des Behälters 1 in beliebiger herkömmlicher Weise gelangt der Behälter 1 in den Handel und von dort zum Verbraucher, der den Behälter 1 wieder öffnet. Hierzu wird die Aufziehlasche 20 leicht mit zwei Fingern von der Seite 8 gelöst und mit ihr die Ausgießerseite 5 hochgezogen. Beim Hochziehen der Ausgießerseite 5 reißt die dreieckförmige Innenfläche (vgl. Fig. 3 oder 8) der Ausgießerseite 5 längs der Kanten 31, 32 von der Mitte her nach außen fortschreitend von diesen inneren Faltkanten der beiden Nachbarseiten 6, 7 ab. Nur dieses Abreißen der inneren Faltkanten 31, 32 der Nachbarseiten 6, 7 bildet folglich den Aufziehwiderstand der somit leicht zu überwinden ist. Die aufeinandergefalteten Flächen sind nämlich nur in den Eckbereichen miteinander verklebt und liegen sonst unverklebt aufeinander.
Aus der Ausgießerseite 5 läßt sich leicht, wie in Figur 9 und 10 dargestellt ist, ein Ausgießer 30 formen durch entsprechendes Falten der Ausgießerseite 5 längs der schrägen Faltlinien 11. Durch die Luftaustrittsöffnung 14 hat Luft leichten Zutritt zum Behälterinnern, so daß das Ausströmen der Flüssigkeit aus dem Behälter 1 nicht behindert wird.
Die Aufziehlasche 20 läßt sich leicht von der Ausgießerseite 5 abreißen, so daß sie kein Hindernis beim Ausgießen der Flüssigkeit aus dem Ausgießer 30 bildet.
Figur 9 und 10 verdeutlichen die Form des geöffneten Behälters sowie insbesondere des Ausgießers 30, und zwar sowohl vom Behälterinnern her betrachtet (Fig.9) als auch von außen auf das Behälteroberteil gesehen.
Das maschinelle Herstellen des Verschlusses kann wie folgt ablaufen:
In einer maschinellen Anlage zum Verarbeiten der Behälterrohlinge zum Füllen und Verschließen der Behälter ist ein mehrarmiger Rotor angeordnet, der taktweise angetrieben umläuft und während eines Umlaufs die im Gebrauch der Behälter obere Öffnung sicher abdichtend verschließt.
Hierzu wird der rohrförmig aufgefaltete Behälter jeweils in einer unteren Winkelstellung auf einen entsprechend vierkantigen Dorn aufgezogen, der im Querschnitt dem Behälterrohling entspricht. Es erfolgt nun die Aktivierung der Eckbereiche der die Öffnung des Behälters bildenden Seiten. Anschließend werden die vier Seiten in der beschriebenen Weise aufeinandergefaltet, und nun wird das ebenfalls aktivierte Schließelement aus PE-Folie an die Innenfläche der Behälterstirnseite geführt und dort fest angedrückt, wobei rückseitig die aufeinandergefalteten Seiten durch entsprechenden Gegendruck gehalten werden. Auf diese Weise wird das Schließelement fest und dichtend an der Innenfläche der Behälterstirnseite angeklebt. Der Vorgang des Aktivierens der Eckbereiche der Dreiecksflächen und das Falten der Seiten kann jedoch, wie oben bereits angegeben, in umgekehrter Reihenfolge ablaufen. Auf jeden Fall ist der Verschluß nach Einkleben des Schließelements in den Behälter fertig hergestellt.
Der Behälter kann nunmehr von dem Dorn abgenommen und automatisch zum Einfüllen der Flüssigkeit weitertransportiert werden.
Zwei Vorrichtungen zum Aktivieren bzw. Erhitzen und Einkleben des aus PE-Folie bestehenden Schließelementes 15 während des vorbeschriebenen Arbeitstaktes sind in Fig. 11 und 12 bzw. 13 und 14 dargestellt.
Bei der ersten Vorrichtung gemäß Fig. 11 und 12 besteht der Kopf 38 des Dorns, auf dem der Behälter 1 aufgenommen wird, aus Keramik oder Kunststoff, auf jeden Fall aus einem elektrisch isolierenden Material. Die Stirnfläche 39 des Dornkopfs 38 ist mit einem Überzug 40 aus ferritischem Metall mit einer Dicke von ca. 20 mµ versehen, der wiederum mit einer PTFE-Haut 41 überzogen ist. Die Oberfläche der PTFE-Haut 41 bildet eine Aufnahmefläche 42 für das Schließelement 15. Während des Arbeitstaktes des Einklebens des Schließelementes 15 in den Behälter 1 liegt dem Dornkopf 38 ein Preßstempel 43 gegenüber, in dem eine Induktionsspule 44 angeordnet und mit einer entsprechenden Stromzuführung versehen ist.
Zum Einkleben des Schließelementes 15 in den Behälter 1 wird das Schließelement 15 auf die Aufnahmefläche 42 der PTFE-Haut 41 aufgelegt und mittels Unterdruck festgehalten, der über mit Unterdruck beaufschlagbare Bohrungen 45 im Stirnbereich des Dornkopfes 38 wirksam wird.
Sobald nun der Behälter 1 in der schematisch dargestellten Weise auf den Dornkopf 38 aufgezogen ist oder der rohrförmige, beidseitig offene Behälter 1 auf den Dornkopf 38 aufgezogen und an seinem äußeren Ende in der vorstehend bereits beschriebenen Weise zugefaltet worden ist, und zwar mit gleichzeitigem Aktivieren der dreieckförmigen Innenseiten 5, 6, 7, 8, wird der Preßstempel 43 gegen den Dornkopf 38 geführt (vgl. Pfeil 46). Durch Aktivierung der Induktionsspule 44 für eine kurze Heizzeit von beispielsweise 0,4 sec. wird nun das aus PE-Folie 15-20 mµ bestehende Schließelement 15 durch die in dem Überzug 40 aus ferritischem Metall erzeugte induktive Wärme erhitzt, worauf der Preßstempel 43 weiter gegen den Dornkopf 38 geführt wird und dabei die Stirnflächen des Behälters 1 und des Schließelementes 15 zwischen der Unterfläche 47 des Preßstempels 43 und der Aufnahmefläche 42 derart zusammengedrückt werden, daß das erhitzte und aktivierte Schließelement 15 fest an der ebenfalls aktivierten PE-Beschichtung der Innenfläche 37 der Stirnseite des Behälters 1 anklebt. Nach dem Entfernen des Preßstempels 43 von dem Dornkopf 38 ist das Schließelement 15 abdichtend in den Behälter 1 eingeklebt.
Bei der zweiten alternativ zu verwendenden Heiz- und Preßvorrichtung gemäß Fig. 13 und 14 befindet sich am äußeren Ende des Dorns 58 eine Platte 50, die mittels Schrauben 51 am Kopf 52 des Dorns 58 unter Zwischenschaltung einer Isolierplatte 53 befestigt ist. Der Kopf 52 weist unten einen Schaft 60 auf, der in eine Bohrung 61 einsetzbar und dort mittels Schrauben 54 befestigbar ist, deren innere Enden in entsprechende Ausnehmungen 55 in der Wandung des Schafts 60 greifen. Mit der auf diese Weise gebildeten Schnellbefestigung läßt sich der Kopf 52 rasch austauschen.
In der Platte 50 ist eine Heizung 59 angeordnet, um die mit PTFE überzogene Stirnfläche der Platte 50, die die Aufnahmefläche 57 für das Schließelement 15 bildet, auf einem Temperaturniveau zu halten, mit dem ein auf die Aufnahmefläche 57 aufgelegtes Schließelement 15 so weitgehend zum Erweichen gebracht bzw. klebrig gemacht werden kann, daß es an der stirnseitigen Innenfläche 37 des Behälters 1 unter entsprechender Druckanwendung (Preßstempel nicht dargestellt) angeklebt wird. Über mit Unterdruck beaufschlagbare Bohrungen 56 in der Platte 50 läßt sich das auf die Aufnahmefläche 57 aufgelegte Schließelement 15 festhalten.
Im übrigen ist die Funktion dieser zweiten Heiz- und Preßvorrichtung und ebenso der damit durchführbare Arbeitstakt des Einklebens des Schließelementes 15 ähnlich wie im Falle der vorbeschriebenen ersten Heiz- und Preßvorrichtung, so daß auf eine weitergehende Beschreibung verzichtet wird.
Erläuterungsbedürftige Bezugszeichen in Fig. 11 und 12:

15 -: PE-Folie
47 -: PTFE
40 -: Ferritisches Metall
1 -: Karton PE-beschichtet
38 -: Werkstoff: Keramik/Kunststoff
43 -: Preßstempel
44 -: Induktionsspule
zur Verfügung stehende Heizzeit 0,4 sec.

Claims

Verfahren zum Verschließen einer Öffnung eines rohrförmigen Behälters mit viereckigem Querschnitt, der insbesondere für Flüssigkeiten bestimmt ist und aus mindestens einseitig siegelfähig beschichtetem Papier- bzw. Kartonmaterial besteht, wobei von der oberen Behälterwandung durch eine viereckig umlaufende Randfaltlinie eine zusammenhängende Öffnungswandung mit vier Seiten, nämlich einer Ausgießerseite, zwei Nachbarseiten und einer der Ausgießerseite gegenüberliegenden Seite, abgeteilt wird und die vier Seiten, die die zu verschließende Öffnung des Behälters ringsum umgeben, zur Bildung eines Verschlusses längs der Randfaltlinien sowie einem Dreieckmuster aus schrägen Faltlinien auf den Nachbarseiten folgend derart sowie in der Reihenfolge: Nachbarseiten, der Ausgießerseite gegenüberliegende Seite, Ausgießerseite, nach innen sowie aufeinandergefaltet und miteinander verklebt werden, daß beim späteren Öffnen des Verschlusses durch Hochziehen und gegebenenfalls Lösen der Verklebung einer Seite ein durch Dreieckflächen bildende Faltlinien vorgegebener Ausgießer aus der Ausgießerseite und aus angrenzenden Teilen der Nachbarseiten gebildet werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die vier Seiten in der aufeinandergefalteten Lage im wesentlichen nur durch vom Behälterinnern her folgendes Einkleben mindestens eines folienhaften Schließelementes, das auch durch Auftragen bzw. Aufsprühen od. dgl. einer Klebschicht gebildet werden kann, miteinander verbunden werden, wobei zumindest die aneinander anliegenden Flächen der Ausgießerseite und der Nachbarseiten nicht aneinander verklebt werden, aber insbesondere die innen an der Ausgießerseite anliegenden inneren Faltkanten der zuerst einwärts gefalteten Nachbarseiten durch das Schließelement derart mit den angrenzenden Bereichen der beiden später nach innen gefalteten Seiten, insbesondere der Ausgießerseite, verbunden werden, daß zumindest die beim späteren Öffnen des Verschlusses als erste hochgezogene Ausgießerseite durch bloßes Einreißen des Schließelementes längs der entsprechenden inneren Faltkanten von den Nachbarseiten lösbar ist; und wobei ein Schließelement mit kleinerer Fläche, als der größe der Behälterinnenfläche entspricht, verwendet werden kann.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schließelement aus siegelbarer Folie oder aus einem mit mindestens auf einer Seite siegelfähiger Folie beschichtetem z.B. PE-beschichtetem Material verwendet und durch Erhitzen des Schließelementes und durch Andrücken der zu versiegelnden Behälterinnenflächen auf das Schließelement eingeklebt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Schließelement die Innenfläche der verschlußseitigen Stirnseite des Behälters erfaßt wird, zumindest aber die Faltkantenbereiche, zum Verbinden und Abdichten aneinander angrenzender Bereiche bzw. Seiten.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ecken der Behälterinnenseite abgedichtet werden, vorzugsweise durch Erhitzen und Anpressen, und die die verbleibenden Bereiche gleichzeitig durch Einkleben des Schließelementes abgedichtet werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß das aus PE-Folie oder PE-beschichtetem Material bestehende Schließelement auf die freie Stirnfläche eines Dorns aufgelegt, dort erhitzt und an die Innenflächen der vier aufeinandergefalteten Seiten des Behälteroberteils, also an die stirnseitige Innenfläche des Behälteroberteils, angedrückt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Aufziehen des rohrförmigen, beidseitig offenen Behälters auf den Dorn und nach dem Auflegen des Schließelementes auf die freie Stirnfläche des Dorns das Behälteroberteil zugefaltet wird und das Schließelement nun oder bereits während des Zufaltens erhitzt und unter Druck, der außen auf die stirnseitige Außenfläche des Behälteroberteils und von innen mit dem Dorn auf die stirnseitige Innenfläche des Behälteroberteils ausgeübt wird, auf diese Innenfläche geklebt wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Dornkopf (38) aus Isolierstoff wie Keramik oder Kunststoff besteht, dessen Stirnfläche (39) mit einem äußerst feinen Überzug (40) aus ferritischem metallischen Material beschichtet ist, der mit einer antiadhäsiven Schicht z.B. mit einer PTFE-Haut (41) überzogen ist, und daß zum Anpressen der Stirnseite des Behälters (1) an die Stirnflächen (39) des Dornkopfes, auf die das Schließelement (15) auflegbar ist, ein Preßstempel (43) vorgesehen ist, in dem eine Induktionsspule (44) zum äußerst kurzzeitigen induktiven Erhitzen des ferritisch metallischen Überzugs (40) des Dornkopfes (38) angeordnet ist, oder daß sich am Dornkopf (38) statt des Überzugs (40) eine elektrisch mittels Stromimpuls erwärmbare Metallplatte befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch mit Unterdruck beaufschlagbare Bohrungen (45) in der Stirnfläche des Dornkopfes (38) zum Festhalten des Schließelementes (15).
Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine zum Erhitzen des Schließelementes (15) beheizbare, außen mit einer antiadhäsiven Schicht z.B. mit PTFE überzogene und vorzugsweise aus Leichtmetall wie Aluminium bestehende Platte (50) stirnseitig den Dorn (58) abschließt und die Stirnfläche der Platte (50) die Aufnahmefläche (57) für das Schließelement (15) vor und während des Einklebens bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (50) mit dem Kopf (52) mittels einer Schnellbefestigung (54, 55) leicht von dem Dorn (58) lösbar und damit schnell austauschbar ist.
Verschluß zum Verschließen einer Öffnung eines rohrförmigen Behälters, der insbesondere für Flüssigkeiten bestimmt ist und aus mindestens einseitig siegelfähig beschichtetem Papier- bzw. Kartonmaterial besteht, wobei eine Öffnungswandung, die im Bereich der zu verschließenden Öffnung des Behälters durch eine oder mehrere Randfaltlinien von der Behälterwandung abgeteilt wird und die Öffnung des Behälters ringsum umgibt, zur Bildung eines Verschlusses längs der Randfaltlinien nach innen sowie aufeinandergefaltet und bereichsweise miteinander verklebt wird, und wobei die Verklebung beim späteren Öffnen des Verschlusses durch Hochziehen mindestens von Teilen der Wandung durchtrennbar ist, insbesondere wenn die Öffnung des rohrförmigen Behälters in quadratischer oder rechteckiger Anordnung von vier Seiten gebildet wird, die im Bereich der zu verschließenden Öffnung des Behälters durch viereckig verlaufende Randfaltlinien von der Behälterwandung abgeteilt werden und die Öffnung des Behälters ringsum umgeben, zur Bildung eines Verschlusses längs der Randfaltlinien sowie einem Dreieckmuster aus schrägen Faltlinien auf den Seiten folgend nach innen sowie aufeinandergefaltet und miteinander verklebt werden und beim späteren Öffnen des Verschlusses durch Hochziehen und gegebenenfalls Lösen der Verklebung einer Seite ein Ausgießer aus dieser Seite gebildet werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Innenfläche der verschlußseitigen Stirnseite des Behälters, die durch die innen freiliegenden Bereiche der aufeinandergefalteten Öffnungswandung bzw. der aufeinandergefalteten Seiten gebildet ist, ein beim Öffnen des Verschlusses durch Hochziehen mindestens eines Teils der Öffnungswandung oder der aufeinandergefalteten Seiten durchtrennbares folienhaftes Schließelement, das auch aus einer aufgebrachten Klebschicht bestehen kann, und das mit kleinerer Fläche, als der Größe der Behälterinnenfläche entspricht, verwendet werden kann, das Behälterinnere verschlußseitig abdichtend aufgeklebt ist.