EP4082765A1 - Herstellen eines verpackungsbehälters aus faserhaltigem material - Google Patents

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EP4082765A1
EP4082765A1 EP22162107.1A EP22162107A EP4082765A1 EP 4082765 A1 EP4082765 A1 EP 4082765A1 EP 22162107 A EP22162107 A EP 22162107A EP 4082765 A1 EP4082765 A1 EP 4082765A1
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EP
European Patent Office
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preforming
station
material web
tool
forming
Prior art date
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Pending
Application number
EP22162107.1A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Konrad Mößnang
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Multivac Sepp Haggenmueller GmbH and Co KG
Original Assignee
Multivac Sepp Haggenmueller GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
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    • B65B9/04—Enclosing successive articles, or quantities of material between opposed webs one or both webs being formed with pockets for the reception of the articles, or of the quantities of material

Definitions

  • the present invention relates to manufacturing a packaging container.
  • the invention relates to the manufacture of a packaging container by forming a web of material.
  • thermoforming packaging machines are known with a forming station in which a packaging cavity is formed in a thermoplastic film by thermoforming under the action of heat.
  • thermoplastic films cannot simply be transferred to the processing of material webs made of fibrous material, such as paper or cardboard.
  • fibrous material such as paper or cardboard.
  • a method of manufacturing a packaging container is provided.
  • a web of material is conveyed through a preforming station and through a shaping station.
  • the web of material comprises a fibrous material.
  • a forming area of the material web is preformed by the interaction of an upper part of a preforming tool with a lower part of a preforming tool.
  • the forming area between the upper part of the preforming tool and the lower part of the preforming tool is deformed.
  • the molding station by interacting with a molding tool upper part a packaging tray is formed in the preformed mold area using a lower part of the forming tool. During the molding process, the preformed molding area is deformed between the upper part of the molding tool and the lower part of the molding tool.
  • packaging containers with a fibrous material can have improved environmental properties.
  • the forming area can be prepared for further forming in the forming station. If the forming area of the material web has already been deformed before the packaging tray is formed, the likelihood of the material web tearing during formation in the forming station can be reduced. As a result of the preforming, the material web can be prestretched to a certain extent in the forming area, as a result of which a higher degree of forming can be achieved during forming in the forming station.
  • the two-stage process preforming and forming
  • the fibrous material can be a natural fibrous material.
  • the use of a material containing natural fibers can be particularly advantageous from an ecological point of view, since this is at least partially a renewable raw material.
  • the fibrous material can be a paper material.
  • the paper material can, for example, comprise paper, cardboard or paperboard.
  • the paper material may have a composition having a long fiber content of 10 to 80% by weight, preferably 20 to 50% by weight, and a short fiber content of 20 to 90% by weight, preferably 50 to 80% by weight.
  • Long fibers are fibers with a fiber length of 2.6 to 4.4 mm and short fibers are fibers with a fiber length of 0.7 to 2.2 mm.
  • the material web can have a basis weight of 20 to 300 g/m 2 , or 20 to 120 g/m 2 , or 40 to 100 g/m 2 .
  • a fiber content of the material web can comprise at least 70 percent by mass, or at least 75 percent by mass, or at least 80 percent by mass, or at least 85 percent by mass, or at least 90 percent by mass, or at least 95 percent by mass.
  • the fiber content can be a natural fiber content.
  • the material of the material web can essentially not be thermoplastically deformable. Nevertheless, it is conceivable that the web of material includes components that are thermoplastically deformable on their own.
  • the material web can, for example, have a plastic content of at most 20 percent by mass, or at most 15 percent by mass, or at most 10 percent by mass, or at most 5 percent by mass.
  • a proportion of plastic can facilitate the processing of the material web.
  • a proportion of plastic can reduce the permeability of the material web, for example for liquids or gases.
  • a large number of bulges in the material web are preferably produced during the preforming in the forming area. For example, more than two bulges, or more than five bulges, or more than ten bulges, or more than twenty bulges, or more than thirty bulges can be created during the preforming in the mold area.
  • the material web can be efficiently pre-stretched in the forming area by creating a plurality of bulges. In contrast to the creation of only one (larger) bulge, the risk of the material web tearing can be reduced by forming a plurality of (smaller) bulges. By creating a large number of bulges, compared to forming a single bulge, the load acting on the material web due to the pre-stretching can be better distributed over the surface of the forming area.
  • a bulge in the web of material can comprise a region of the web of material that is convex when viewed from a first flat side of the web of material. At least one area of the material web that is concave, viewed from the first flat side of the material web, can lie between adjacent bulges of the material web that are convex as seen from the first flat side of the material web.
  • the material web can be bulged out on both flat sides of the material web during preforming in the forming area. Viewed from both flat sides of the material web, the material web can each have one or more convex bulges.
  • a wavy pattern can be formed in the forming area of the material web.
  • the undulating pattern may comprise an alternating series of convex and concave areas.
  • the formation of a wavy pattern allows a two-dimensional pre-stretching of the forming area of the web of material. By creating a wavy pattern a large number of local pre-strains can be generated in the forming area of the material web.
  • the wavy pattern can be a uniform wavy pattern or a spatially varying wavy pattern.
  • the web of material can be deformed to different extents at different points in the forming area.
  • a degree of deformation and a deformation distribution of the sheet material in the preforming can be adjusted in view of the shape of the packaging container to be manufactured. Areas in which the web of material has to be strongly deformed in order to form the packaging tray can already be deformed to a greater extent during preforming than areas in which the web of material only has to be slightly reshaped when forming the packaging tray.
  • a degree of deformation of the material web can be greatest in the areas that form one or more side walls of the packaging tray after forming.
  • a degree of deformation of the material web during preforming can be greater in areas which form one or more side walls of the packaging tray after forming than in areas which form a bottom of the packaging tray after the packaging tray has been formed.
  • a degree of deformation of the material web can be greatest in the areas which, after shaping, form a transitional area between one or more side walls of the packaging tray and a base of the packaging tray.
  • a degree of deformation of the material webs in areas that form a transition area between one or more side walls of the packaging tray and a bottom of the packaging tray after molding can be greater than in areas that form the one or more side walls or the bottom of the packaging tray .
  • a region of less deformation can be formed in the forming area of the material web.
  • the area of lower deformation can be framed by an area of higher deformation.
  • the area of less deformation can form a bottom of the packaging tray after the packaging tray has been formed.
  • the area of higher deformation can form one or more side walls of the packaging tray.
  • the area of higher deformation can form a transition area between one or more side walls and a base of the packaging tray.
  • the packaging tray may be in the form of a bowl or cup.
  • the packaging tray can have a depth of at least 1 cm, or at least 2 cm, or at least 3 cm, or at least 5 cm, or at least 7 cm.
  • the packaging tray may have a flat bottom.
  • the packaging tray may have one or more side walls extending from the flat bottom. An angle between the flat bottom and the at least one side wall can be in a range between 90 degrees and 135 degrees (measured inside the packaging tray), for example.
  • the forming area of the material web can be moistened and/or heated prior to preforming.
  • the forming area of the material web can be moistened and/or heated before the packaging tray is formed.
  • the forming area of the material web can be moistened and/or heated between preforming and demolding.
  • the deformability of the material web can be increased by moistening and/or heating the material web. By moistening and/or heating the material web, the probability of damage to the material web during preforming and/or during demolding can be reduced.
  • an apparatus for manufacturing a packaging container comprises a preforming station, a forming station and a transport device.
  • the preforming station comprises a preforming tool upper part and a preforming tool lower part.
  • the molding station comprises an upper part of the molding tool and a lower part of the molding tool.
  • the transport device is configured to convey a web of material through the forming station and through the forming station.
  • the upper preforming tool and the lower preforming tool are configured to be moved relative to each other to deform a forming portion of the web of material therebetween and thereby preform the forming portion.
  • the upper part of the forming tool and the lower part of the forming tool are configured to be moved relative to one another in order to deform the preformed forming area of the material web between them and thus form a packaging tray.
  • the upper part of the preforming tool and the lower part of the preforming tool are configured to produce a multiplicity of bulges in the forming area of the material web during preforming.
  • the transport device can be configured to convey the material web along a production direction.
  • the preforming station can be arranged upstream of the forming station with respect to the direction of production.
  • the device for manufacturing a packaging container can comprise a machine frame.
  • the preforming station and the forming station can be arranged or attached to the machine frame, in particular one behind the other.
  • the device may include a heater.
  • the heating device can be configured to heat the material web.
  • the heating device can be arranged upstream of the preforming station.
  • the heating device can be arranged between the preforming station and the forming station.
  • a first heating device can be provided, which is arranged upstream of the preforming station.
  • a second heating device can be provided, which is arranged between the preforming station and the forming station.
  • the device can have a moistening station for moistening the material web.
  • the moistening station can be arranged upstream of the preforming station.
  • the moistening station can be located between the preforming station and the forming station.
  • a first moistening station can be provided upstream of the preforming station.
  • a second moistening station can be provided, which is arranged between the preforming station and the forming station.
  • the invention relates to a method for manufacturing a packaging container and an apparatus for manufacturing a packaging container.
  • Features or explanations described with regard to the method can be transferred to the device.
  • Features and explanations described with regard to the device can be transferred to the method.
  • the device can be designed, suitable or configured to carry out the method.
  • FIG 1 shows a schematic representation of a device 1 for manufacturing a packaging container according to an embodiment.
  • the device 1 comprises a machine frame 3, on which a preforming station 7 and a forming station 9 are arranged one behind the other along a production direction 5.
  • a material web 11 is unrolled from a supply roll 13 upstream of the preforming station 7 with respect to the production direction 5 .
  • the material web 11 is conveyed in succession through the preforming station 7 and the forming station 9 along the production direction 5 by means of a transport device 15 .
  • the material web 11 comprises a fibrous material, such as a paper material.
  • the transport device 15 can include clamp chains, which grip the material web 11 from both lateral sides (right and left) with respect to the production direction 5 and thereby convey it along the production direction 5 .
  • the preforming station 7 comprises an upper part 17 of the preforming tool and a lower part 19 of the preforming tool.
  • the upper part 17 of the preforming tool and the lower part 19 of the preforming tool can be moved towards one another in a vertical direction into a closed position relative to one another in order to deform the material web 11 between them.
  • the upper part of the preforming tool 17 can comprise a forming punch and the lower part of the preforming tool 19 can comprise a corresponding forming die.
  • figure 2 shows a schematic sectional view through the upper preforming tool part 17 and the lower preforming tool part 19 with the material web 11 arranged in between.
  • the upper preforming tool part 17 has a shaped profile on its underside and the lower preforming tool part 19 has a complementary shaped profile on its upper side. If the upper preforming tool part 17 and the lower preforming tool part 19 are moved towards one another in a vertical direction into a closed position, the material web 11 is deformed between the upper preforming tool part 17 and the lower preforming tool part 19 according to the mold profile.
  • the shape profiles of the upper part 17 of the preforming tool and the lower part 19 of the preforming tool define a large number of bulges, which produce bulges 25 in the material web 11 during the preforming of the material web 11 in the preforming station 7 .
  • Both upward bulges 25 and downward bulges 25 are produced in the web of material 11, so that a wavy pattern is produced, at least in a sectional view.
  • a height and a depth of the bulges 25 are exaggerated for the sake of simplicity. In practice, a height and a depth of the bulges 25 can be significantly smaller in relation to a length of the deformed shaping area of the material web 11 .
  • the material web 11 is prepared for further forming in the forming station 9 by preforming in the preforming station 7 .
  • the material web 11 is pre-stretched to a certain extent in the processed forming area.
  • shell-shaped packaging trays 27 are to be produced (see FIG figure 3 ).
  • deformation of the material web 11 is greatest in the areas that form the side walls 29 of the packaging tray 27 and in areas that form a transition area 31 between the side walls 29 of the packaging tray 27 and a base 33 of the packaging tray 27 .
  • the material web 11 is deformed in corresponding areas during pre-shaping in the pre-shaping station 7 with an increased degree of deformation. This shows in figure 2 in that higher or deeper bulges 25 are produced in the material web 11 in the corresponding areas.
  • figure 4 shows the material web 11 in a plan view between the preforming station 7 and the shaping station 9.
  • a shaped area formed in the preforming station 7 includes a region 35 of higher deformation. This area will later form the outer walls 29 and/or the transition area 31 between the outer walls 29 and the bottom area 33 of the packaging tray 27 .
  • the area 35 of greater deformation encloses an area 37 of lesser deformation, which later forms, for example, the bottom area 33 of the packaging tray 27 .
  • the shaping station 9 comprises a shaping tool upper part 21 and a shaping tool lower part 23.
  • the material web 11 is conveyed between the shaping tool upper part 21 and the shaping tool lower part 23.
  • the upper part 21 of the forming tool and the lower part 23 of the forming tool can be moved relative to one another in a vertical direction towards one another into a closed position in order to form the material web 11 between them and to form the packaging cavity 27 in the forming area preformed in the preforming station 7.
  • the upper part of the forming tool 21 can include a forming punch and the lower part of the forming tool 23 can include a corresponding forming die.
  • figure 3 shows a schematic sectional view of the upper part 21 of the forming tool and the lower part 23 of the forming tool.
  • a heating device 39 for heating the material web 11 is provided in front of the preforming station 7 and between the preforming station 7 and the forming station 9 with respect to the direction of production 5 . Heating the material web 11 can facilitate the forming of the material web 11 in the preforming station 7 and in the shaping station 9 .
  • only one of the heaters 39 shown may be provided, or both the heaters 39 may be omitted.
  • a moistening station 41 is provided in front of the preforming station 7 and between the preforming station 7 and the shaping station 9 with respect to the production direction 5 .
  • the moistening stations 41 are configured to moisten the material web 11, for example by spraying the material web 11 with a liquid, in particular with water. Moistening the material web 11 can facilitate the shaping of the material web 11 in the preforming station 7 or in the shaping station 9 .
  • only one of the two humidification stations 41 shown may be provided, or both humidification stations 41 could be omitted.
  • the device 1 with the preforming station 7 and the forming station 9 can be provided on its own.
  • the device 1 could also be provided, for example, as part of a packaging machine, in particular as part of a thermoforming packaging machine.
  • a packaging machine in particular as part of a thermoforming packaging machine.
  • a sealing station for closing the packaging trays 27 could be provided downstream of the insertion line.
  • a cutting device for separating the packaging trays 27 from the material web 11 can be provided.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

In einem Verfahren zum Herstellen eines Verpackungsbehälters wird eine Materialbahn (11), welche ein faserhaltiges Material umfasst, durch eine Vorformstation (7) und durch eine Ausformstation (9) gefördert. In der Vorformstation (7) wird ein Formbereich der Materialbahn (11) durch Zusammenwirken eines Vorformwerkzeug-Oberteils (17) mit einem Vorformwerkzeug-Unterteil (19) vorgeformt, wobei der Formbereich bei dem Vorformen zwischen dem Vorformwerkzeug-Oberteil (17) und dem Vorformwerkzeug-Unterteil (19) verformt wird. In der Ausformstation (9) wird eine Verpackungsmulde (27) in dem vorgeformten Formbereich durch Zusammenwirken eines Ausformwerkzeug-Oberteils (21) mit einem Ausformwerkzeug-Unterteil (23) ausgeformt, wobei der vorgeformte Formbereich bei dem Ausformen zwischen dem Ausformwerkzeug-Oberteil (21) und dem Ausformwerkzeug-Unterteil (23) verformt wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft das Herstellen eines Verpackungsbehälters. Insbesondere betrifft die Erfindung das Herstellen eines Verpackungsbehälters durch Umformen einer Materialbahn.
  • Aus der Praxis sind vielfältige Verfahren zum Herstellen von Verpackungen aus thermoplastischen Kunststofffolien bekannt. Beispielsweise sind Tiefziehverpackungsmaschinen mit einer Formstation bekannt, in welcher durch Tiefziehen unter Wärmeeinwirkung eine Verpackungsmulde in einer thermoplastischen Kunststofffolie ausgebildet wird.
  • Es hat sich gezeigt, dass aus der Bearbeitung von thermoplastischen Kunststofffolien bekannte Methoden nicht einfach auf das Bearbeiten von Materialbahnen aus faserhaltigem Material, wie beispielsweise Papier oder Karton, übertragbar sind. Wenn faserhaltiges Material mechanisch umgeformt werden soll, kann es leicht zu einer Beschädigung des Materials kommen, beispielsweise durch Reißen.
  • Aus der DE 10 2012 201 882 A1 ist eine Anordnung zum Tiefziehen von Papier, Karton oder Pappe bekannt, bei der durch eine Relativbewegung zwischen einem Stempel und einer Matrize in einer Pressrichtung ein zwischen dem Stempel und der Matrize angeordneter Rohling aus Papier, Karton oder Pappe umgeformt wird. An einer Umfangsfläche des Stempels ist eine Mikroriffelung ausgebildet. Durch die Mikroriffelung am Stempel sollen Mikrofalten erzeugt werden, um die Bildung größerer Falten in dem Formteil zu verhindern.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Weg zum Herstellen von Verpackungsbehältern aus einer Materialbahn anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand von Anspruch 1 oder den Gegenstand von Anspruch 10 gelöst. Die abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung an.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Verpackungsbehälters bereitgestellt. Bei dem Verfahren wird eine Materialbahn durch eine Vorformstation und durch eine Ausformstation gefördert. Die Materialbahn umfasst ein faserhaltiges Material. In der Vorformstation wird ein Formbereich der Materialbahn durch Zusammenwirken eines Vorformwerkzeug-Oberteils mit einem Vorformwerkzeug-Unterteil vorgeformt. Bei dem Vorformen wird der Formbereich zwischen dem Vorformwerkzeug-Oberteil und dem Vorformwerkzeug-Unterteil verformt. In der Ausformstation wird durch Zusammenwirken eines Ausformwerkzeug-Oberteils mit einem Ausformwerkzeug-Unterteil eine Verpackungsmulde in dem vorgeformten Formbereich ausgeformt. Bei dem Ausformen wird der vorgeformte Formbereich zwischen dem Ausformwerkzeug-Oberteil und dem Ausformwerkzeug-Unterteil verformt.
  • Beispielsweise im Vergleich zu Verpackungsbehältern aus thermoplastischem Kunststoff, wie beispielsweise PET-Folien, können Verpackungsbehälter mit einem faserhaltigen Material verbesserte Umwelteigenschaften aufweisen.
  • Durch das Vorformen in der Vorformstation kann der Formbereich für das weitere Verformen in der Ausformstation vorbereitet werden. Wenn der Formbereich der Materialbahn bereits vor dem Ausformen der Verpackungsmulde verformt wurde, kann die Wahrscheinlichkeit eines Reißens der Materialbahn beim Ausformen in der Ausformstation verringert sein. Durch das Vorformen kann die Materialbahn in dem Formbereich gewissermaßen vorgestreckt sein, wodurch beim Ausformen in der Ausformstation ein höherer Umformungsgrad erreichbar sein kann. Durch das zweistufige Verfahren (Vorformen und Ausformen) kann das Herstellen von tieferen Verpackungsbehältern ermöglicht werden.
  • Das faserhaltige Material kann ein naturfaserhaltiges Material sein. Die Verwendung eines naturfaserhaltigen Materials kann insbesondere unter ökologischen Gesichtspunkten vorteilhaft sein, da es sich hierbei zumindest teilweise um einen nachwachsenden Rohstoff handelt.
  • Das faserhaltige Material kann ein Papiermaterial sein. Das Papiermaterial kann beispielsweise Papier, Karton oder Pappe umfassen.
  • Das Papiermaterial kann eine Zusammensetzung mit einem Langfaseranteil von 10 bis 80 Masseprozent, bevorzugt von 20 bis 50 Masseprozent, und einem Kurzfaseranteil von 20 bis 90 Masseprozent, bevorzugt von 50 bis 80 Masseprozent, aufweisen. Unter Langfaser wird eine Faser mit einer Faserlänge von 2,6 bis 4,4 mm und unter Kurzfaser eine Faser mit einer Faserlänge von 0,7 bis 2,2 mm verstanden.
  • Die Materialbahn kann ein Flächengewicht von 20 bis 300 g/m2, oder von 20 bis 120 g/m2, oder von 40 bis 100 g/m2 aufweisen.
  • Ein Faseranteil der Materialbahn kann zumindest 70 Masseprozent, oder zumindest 75 Masseprozent, oder zumindest 80 Masseprozent, oder zumindest 85 Masseprozent, oder zumindest 90 Masseprozent, oder zumindest 95 Masseprozent umfassen. Bei dem Faseranteil kann es sich um einen Naturfaseranteil handeln.
  • Das Material der Materialbahn kann im Wesentlichen nicht thermoplastisch verformbar sein. Dennoch ist es denkbar, dass die Materialbahn Bestandteile umfasst, die für sich allein genommen thermoplastisch verformbar sind.
  • Die Materialbahn kann beispielsweise einen Kunststoffanteil von maximal 20 Masseprozent, oder maximal 15 Masseprozent, oder maximal 10 Masseprozent, oder maximal 5 Masseprozent aufweisen. Ein Kunststoffanteil kann die Verarbeitung der Materialbahn erleichtern. Ein Kunststoffanteil kann die Durchlässigkeit der Materialbahn, beispielsweise für Flüssigkeiten oder Gase, reduzieren.
  • Vorzugsweise wird bei dem Vorformen in dem Formbereich eine Vielzahl von Ausbuchtungen der Materialbahn erzeugt. Beispielsweise können bei dem Vorformen in dem Formbereich mehr als zwei Ausbuchtungen, oder mehr als fünf Ausbuchtungen, oder mehr als zehn Ausbuchtungen, oder mehr als zwanzig Ausbuchtungen, oder mehr als dreißig Ausbuchtungen erzeugt werden. Durch das Erzeugen mehrerer Ausbuchtungen lässt sich die Materialbahn in dem Formbereich effizient vordehnen. Im Gegensatz zu dem Erzeugen lediglich einer (größeren) Ausbuchtung kann durch das Ausbilden mehrerer (kleinerer) Ausbuchtungen das Risiko eines Reißens der Materialbahn verringert werden. Durch das Erzeugen einer Vielzahl von Ausbuchtungen lässt sich gegenüber dem Ausbilden einer einzelnen Ausbuchtung die auf die Materialbahn wirkende Belastung durch das Vordehnen besser über die Fläche des Formbereichs verteilen.
  • Eine Ausbuchtung der Materialbahn kann einen von einer ersten flächigen Seite der Materialbahn aus gesehen konvexen Bereich der Materialbahn umfassen. Zwischen benachbarten von der ersten flächigen Seite der Materialbahn aus gesehen konvexen Ausbuchtungen der Materialbahn kann jeweils zumindest ein von der ersten flächigen Seite der Materialbahn aus gesehen konkaver Bereich der Materialbahn liegen.
  • Die Materialbahn kann bei dem Vorformen in dem Formbereich auf beide flächige Seiten der Materialbahn hin ausgebuchtet werden. Die Materialbahn kann von beiden flächigen Seiten der Materialbahn aus gesehen jeweils eine oder mehrere konvexe Ausbuchtungen aufweisen.
  • Bei dem Vorformen kann in dem Formbereich der Materialbahn ein wellenförmiges Muster ausgebildet werden. Das wellenförmige Muster kann eine abwechselnde Abfolge von konvexen und konkaven Bereichen umfassen. Das Ausbilden eines wellenförmigen Musters erlaubt ein flächiges Vordehnen des Formbereichs der Materialbahn. Durch das Erzeugen eines wellenförmigen Musters lässt sich eine Vielzahl lokaler Vordehnungen in dem Formbereich der Materialbahn erzeugen. Das wellenförmige Muster kann ein gleichmäßiges wellenförmiges Muster sein oder ein räumlich veränderliches wellenförmiges Muster.
  • Bei dem Vorformen kann die Materialbahn an verschiedenen Stellen des Formbereichs verschieden stark verformt werden. Ein Verformungsgrad und eine Verformungsverteilung der Materialbahn bei dem Vorformen kann angesichts der Form des herzustellenden Verpackungsbehälters angepasst werden. Bereiche, in denen die Materialbahn zum Ausformen der Verpackungsmulde stark verformt werden muss, können beim Vorformen bereits stärker umgeformt werden als Bereiche, in denen die Materialbahn beim Ausformen der Verpackungsmulde nur geringfügig umgeformt werden muss.
  • Bei dem Vorformen kann ein Verformungsgrad der Materialbahn in den Bereichen am größten sein, die nach dem Ausformen eine oder mehrere Seitenwände der Verpackungsmulde bilden. Ein Verformungsgrad der Materialbahn bei dem Vorformen kann in Bereichen, welche nach dem Ausformen eine oder mehrere Seitenwände der Verpackungsmulde bilden, größer sein als in Bereichen, welche nach dem Ausformen der Verpackungsmulde einen Boden der Verpackungsmulde bilden.
  • Bei dem Vorformen kann ein Verformungsgrad der Materialbahn in den Bereichen am größten sein, die nach dem Ausformen einen Übergangsbereich zwischen einer oder mehreren Seitenwänden der Verpackungsmulde und einem Boden der Verpackungsmulde bilden. Bei dem Vorformen kann ein Verformungsgrad der Materialbahnen in Bereichen, die nach dem Ausformen einen Übergangsbereich zwischen einer oder mehreren Seitenwänden der Verpackungsmulde und einem Boden der Verpackungsmulde bilden, größer sein als in Bereichen, welche die eine oder die mehreren Seitenwände oder den Boden der Verpackungsmulde bilden.
  • Bei dem Vorformen kann in dem Formbereich der Materialbahn ein Bereich geringerer Verformung ausgebildet werden. Der Bereich geringerer Verformung kann von einem Bereich höherer Verformung eingerahmt sein. Der Bereich geringerer Verformung kann nach dem Ausformen der Verpackungsmulde einen Boden der Verpackungsmulde bilden. Der Bereich höherer Verformung kann nach dem Ausformen der Verpackungsmulde eine oder mehrere Seitenwände der Verpackungsmulde bilden. Der Bereich höherer Verformung kann nach dem Ausformen der Verpackungsmulde einen Übergangsbereich zwischen einer oder mehreren Seitenwänden und einem Boden der Verpackungsmulde bilden.
  • Die Verpackungsmulde kann die Form einer Schale oder eines Bechers aufweisen. Die Verpackungsmulde kann eine Tiefe von zumindest 1 cm, oder von zumindest 2 cm, oder von zumindest 3 cm, oder von zumindest 5 cm, oder von zumindest 7 cm aufweisen. Die Verpackungsmulde kann einen flachen Boden aufweisen. Die Verpackungsmulde kann eine oder mehrere Seitenwände aufweisen, die sich von dem flachen Boden erstrecken. Ein Winkel zwischen dem flachen Boden und der zumindest einen Seitenwand kann beispielsweise in einem Bereich zwischen 90 Grad und 135 Grad liegen (im Inneren der Verpackungsmulde gemessen).
  • Der Formbereich der Materialbahn kann vordem Vorformen befeuchtet und/oder erwärmt werden. Der Formbereich der Materialbahn kann vor dem Ausformen der Verpackungsmulde befeuchtet und/oder erwärmt werden. Der Formbereich der Materialbahn kann zwischen dem Vorformen und dem Ausformen befeuchtet und/oder erwärmt werden. Durch ein Befeuchten und/oder Erwärmen der Materialbahn kann eine Verformbarkeit der Materialbahn erhöht werden. Durch ein Befeuchten und/oder Erwärmen der Materialbahn kann die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung der Materialbahn bei dem Vorformen und/oder bei dem Ausformen verringert werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Herstellen eines Verpackungsbehälters bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst eine Vorformstation, eine Ausformstation und eine Transporteinrichtung. Die Vorformstation umfasst ein Vorformwerkzeug-Oberteil und Vorformwerkzeug-Unterteil. Die Ausformstation umfasst ein Ausformwerkzeug-Oberteil und ein Ausformwerkzeug-Unterteil. Die Transporteinrichtung ist dazu konfiguriert, eine Materialbahn durch die Formformstation und durch die Ausformstation zu fördern. Das Vorformwerkzeug-Oberteil und das Vorformwerkzeug-Unterteil sind dazu konfiguriert, relativ zueinander aufeinander zu bewegt zu werden, um einen Formbereich der Materialbahn zwischen sich zu Verformen und so den Formbereich vorzuformen. Das Ausformwerkzeug-Oberteil und das Ausformwerkzeug-Unterteil sind dazu konfiguriert, relativ zueinander aufeinander zu bewegt zu werden, um den vorgeformten Formbereich der Materialbahn zwischen sich zu verformen und so eine Verpackungsmulde auszuformen. Das Vorformwerkzeug-Oberteil und das Vorformwerkzeug-Unterteil sind dazu konfiguriert, bei dem Vorformen in dem Formbereich der Materialbahn eine Vielzahl von Ausbuchtungen zu erzeugen.
  • Die Transporteinrichtung kann dazu konfiguriert sein, die Materialbahn entlang einer Produktionsrichtung zu fördern. Die Vorformstation kann der Ausformstation bezüglich der Produktionsrichtung vorgeordnet sein.
  • Die Vorrichtung zum Herstellen eines Verpackungsbehälters kann ein Maschinengestell umfassen. Die Vorformstation und die Ausformstation können an dem Maschinengestell angeordnet oder angebracht sein, insbesondere hintereinander.
  • Die Vorrichtung kann eine Heizeinrichtung umfassen. Die Heizeinrichtung kann zum Beheizen der Materialbahn konfiguriert sein. Die Heizeinrichtung kann der Vorformstation vorgeordnet sein. Die Heizeinrichtung kann zwischen der Vorformstation und der Ausformstation angeordnet sein. Es kann eine erste Heizeinrichtung vorgesehen sein, die der Vorformstation vorgeordnet ist. Es kann eine zweite Heizeinrichtung vorgesehen sein, die zwischen der Vorformstation und der Ausformstation angeordnet ist.
  • Die Vorrichtung kann eine Befeuchtungsstation zum Befeuchten der Materialbahn aufweisen. Die Befeuchtungsstation kann der Vorformstation vorgeordnet sein. Die Befeuchtungsstation kann zwischen der Vorformstation und der Ausformstation angeordnet sein. Es kann eine erste Befeuchtungsstation vorgesehen sein, welche der Vorformstation vorgeordnet ist. Es kann eine zweite Befeuchtungsstation vorgesehen sein, welche zwischen der Vorformstation und der Ausformstation angeordnet ist.
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Verpackungsbehälters und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Verpackungsbehälters. Bezüglich des Verfahrens beschriebene Merkmale oder Erläuterungen lassen sich auf die Vorrichtung übertragen. Bezüglich der Vorrichtung beschriebene Merkmale und Erläuterungen lassen sich auf das Verfahren übertragen. Die Vorrichtung kann dazu ausgelegt, geeignet oder konfiguriert sein, das Verfahren durchzuführen.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels weiter erläutert. Dabei zeigt:
    • Fig. 1
    eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zum Herstellen eines Verpackungsbehälters gemäß einer Ausführungsform;
    Fig. 2
    eine schematische Schnittansicht durch die Vorformstation der Vorrichtung;
    Fig. 3
    eine schematische Schnittansicht durch die Ausformstation der Vorrichtung; und
    Fig. 4
    eine schematische Draufsicht auf die Materialbahn nach Durchlaufen der Vorformstation und vor Durchlaufen der Ausformstation.
  • Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 1 zum Herstellen eines Verpackungsbehälters gemäß einer Ausführungsform. Die Vorrichtung 1 umfasst ein Maschinengestell 3, an welchem entlang einer Produktionsrichtung 5 hintereinander eine Vorformstation 7 und eine Ausformstation 9 angeordnet sind.
  • Bezüglich der Produktionsrichtung 5 stromaufwärts der Vorformstation 7 wird eine Materialbahn 11 von einer Vorratsrolle 13 abgerollt. Die Materialbahn 11 wird mittels einer Transporteinrichtung 15 entlang der Produktionsrichtung 5 nacheinander durch die Vorformstation 7 und die Ausformstation 9 gefördert. Die Materialbahn 11 umfasst ein faserhaltiges Material, wie beispielsweise ein Papiermaterial. Die Transporteinrichtung 15 kann Klammerketten umfassen, welche die Materialbahn 11 von bezüglich der Produktionsrichtung 5 beiden lateralen Seiten (rechts und links) greifen und dabei entlang der Produktionsrichtung 5 fördern.
  • Die Vorformstation 7 umfasst ein Vorformwerkzeug-Oberteil 17 und ein Vorformwerkzeug-Unterteil 19. Die Materialbahn 11 wird zwischen dem Vorformwerkzeug-Oberteil 17 und dem Vorformwerkzeug-Unterteil 19 hindurchgefördert. Das Vorformwerkzeug-Oberteil 17 und das Vorformwerkzeug-Unterteil 19 sind bezüglich einer vertikalen Richtung aufeinander zu in eine Schließstellung relativ zueinander verfahrbar, um die Materialbahn 11 zwischen sich zu verformen. Das Vorformwerkzeug-Oberteil 17 kann einen Formstempel umfassen und das Vorformwerkzeug-Unterteil 19 kann eine korrespondierende Formmatrize umfassen.
  • Figur 2 zeigt eine schematische Schnittansicht durch das Vorformwerkzeug-Oberteil 17 und das Vorformwerkzeug-Unterteil 19 mit der dazwischen angeordneten Materialbahn 11. Das Vorformwerkzeug-Oberteil 17 weist auf seiner Unterseite ein Formprofil auf und das Vorformwerkzeug-Unterteil 19 weist auf seiner Oberseite ein komplementäres Formprofil auf. Werden das Vorformwerkzeug-Oberteil 17 und das Vorformwerkzeug-Unterteil 19 bezüglich einer vertikalen Richtung aufeinander zu in eine Schließstellung verfahren, wird die Materialbahn 11 zwischen dem Vorformwerkzeug-Oberteil 17 und dem Vorformwerkzeug-Unterteil 19 entsprechend der Formprofile verformt.
  • In der gezeigten Ausführungsform sind durch die Formprofile des Vorformwerkzeug-Oberteils 17 und des Vorformwerkzeug-Unterteils 19 eine Vielzahl von Ausbuchtungen definiert, durch welche beim Vorformen der Materialbahn 11 in der Vorformstation 7 Ausbuchtungen 25 in der Materialbahn 11 erzeugt werden. Es werden in der Materialbahn 11 sowohl Ausbuchtungen 25 nach oben hin als auch Ausbuchtungen 25 nach unten hin erzeugt, sodass ein zumindest in einer Schnittansicht wellenförmiges Muster entsteht. In Figur 2 sind eine Höhe und eine Tiefe der Ausbuchtungen 25 zur vereinfachten Darstellung übertrieben dargestellt. In der Praxis können eine Höhe und eine Tiefe der Ausbuchtungen 25 im Verhältnis zu einer Länge des umgeformten Formbereichs der Materialbahn 11 deutlich kleiner sein.
  • Durch das Vorformen in der Vorformstation 7 wird die Materialbahn 11 für das weitere Umformen in der Ausformstation 9 vorbereitet. Durch das Formen der Ausbuchtungen 25 wird die Materialbahn 11 in dem bearbeiteten Formbereich gewissermaßen vorgedehnt.
  • In der dargestellten Ausführungsform sollen schalenförmige Verpackungsmulden 27 erzeugt werden (siehe Figur 3). Beim Ausformen solcher Verpackungsmulden 27 ist eine Verformung der Materialbahn 11 in den Bereichen, welche die Seitenwände 29 der Verpackungsmulde 27 bilden, und in Bereichen, welche einen Übergangsbereich 31 zwischen den Seitenwänden 29 der Verpackungsmulde 27 und einem Boden 33 der Verpackungsmulde 27 bilden, am größten. Um in diesen Bereichen das Auftreten hoher Belastungen und damit möglicherweise ein Reißen der Materialbahn 11 beim Ausformen in der Ausformstation 9 zu verhindern, wird in entsprechenden Bereichen die Materialbahn 11 beim Vorformen in der Vorformstation 7 mit einem erhöhten Verformungsgrad umgeformt. Dies zeigt sich in Figur 2 dadurch, dass in den entsprechenden Bereichen höhere beziehungsweise tiefere Ausbuchtungen 25 in der Materialbahn 11 erzeugt werden.
  • Figur 4 zeigt die Materialbahn 11 in Draufsicht zwischen der Vorformstation 7 und der Ausformstation 9. Ein in der Vorformstation 7 umgeformter Formbereich umfasst einen Bereich 35 höherer Verformung. Dieser Bereich wird später die Außenwände 29 und/oder den Übergangsbereich 31 zwischen den Außenwänden 29 und dem Bodenbereich 33 der Verpackungsmulde 27 bilden. Der Bereich 35 höherer Verformung umschließt einen Bereich 37 geringerer Verformung, welche später beispielsweise den Bodenbereich 33 der Verpackungsmulde 27 bildet.
  • Die Ausformstation 9 umfasst ein Ausformwerkzeug-Oberteil 21 und ein Ausformwerkzeug-Unterteil 23. Die Materialbahn 11 wird zwischen dem Ausformwerkzeug-Oberteil 21 und dem Ausformwerkzeug-Unterteil 23 hindurchgefördert. Das Ausformwerkzeug-Oberteil 21 und das Ausformwerkzeug-Unterteil 23 sind bezüglich einer vertikalen Richtung aufeinander zu in eine Schließstellung relativ zueinander verfahrbar, um die Materialbahn 11 zwischen sich zu verformen und in dem in der Vorformstation 7 vorgeformten Formbereich die Verpackungsmulde 27 auszuformen. Das Ausformwerkzeug-Oberteil 21 kann einen Formstempel umfassen und das Ausformwerkzeug-Unterteil 23 kann eine korrespondierende Formmatrize umfassen. Figur 3 zeigt eine schematische Schnittansicht des Ausformwerkzeug-Oberteils 21 und des Ausformwerkzeug-Unterteils 23.
  • In der dargestellten Ausführungsform ist jeweils bezüglich der Produktionsrichtung 5 vor der Vorformstation 7 und zwischen der Vorformstation 7 und der Ausformstation 9 eine Heizeinrichtung 39 zum Beheizen der Materialbahn 11 vorgesehen. Ein Beheizen der Materialbahn 11 kann das Umformen der Materialbahn 11 in der Vorformstation 7 und in der Ausformstation 9 erleichtern.
  • Alternativ kann lediglich eine der gezeigten Heizeinrichtungen 39 vorgesehen sein, oder die Heizeinrichtungen 39 können beide weggelassen werden.
  • In der dargestellten Ausführungsform ist bezüglich der Produktionsrichtung 5 jeweils vor der Vorformstation 7 und zwischen der Vorformstation 7 und der Ausformstation 9 eine Befeuchtungsstation 41 vorgesehen. Die Befeuchtungsstationsstationen 41 sind dazu konfiguriert, die Materialbahn 11 zu befeuchten, beispielsweise durch Besprühen der Materialbahn 11 mit einer Flüssigkeit, insbesondere mit Wasser. Ein Befeuchten der Materialbahn 11 kann das Umformen der Materialbahn 11 in der Vorformstation 7 oder in der Ausformstation 9 erleichtern. Alternativ kann lediglich eine der beiden gezeigten Befeuchtungsstationen 41 vorgesehen sein oder die Befeuchtungsstationen 41 könnten beide weggelassen werden.
  • Die Vorrichtung 1 mit der Vorformstation 7 und der Ausformstation 9 kann für sich allein genommen vorgesehen sein. Die Vorrichtung 1 könnte aber beispielsweise auch als Teil einer Verpackungsmaschine vorgesehen sein, insbesondere als Teil einer Tiefziehverpackungsmaschine. Hierzu könnte zum Beispiel in der in Figur 1 gezeigten Anordnung bezüglich der Produktionsrichtung 5 stromabwärts der Ausformstation 9 eine Einlegestrecke zum Einlegen von zu verpackenden Produkten in die Verpackungsmulden 27 vorgesehen sein. Stromabwärts der Einlegestrecke könnte eine Siegelstation zum Verschließen der Verpackungsmulden 27 vorgesehen sein. Es kann eine Schneideinrichtung zum Austrennen der Verpackungsmulden 27 aus der Materialbahn 11 vorgesehen sein.

Claims (12)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Verpackungsbehälters, umfassend:
    Fördern einer Materialbahn (11), welche ein faserhaltiges Material umfasst, durch eine Vorformstation (7) und durch eine Ausformstation (9);
    in der Vorformstation (7) Vorformen eines Formbereichs der Materialbahn (11) durch Zusammenwirken eines Vorformwerkzeug-Oberteils (17) mit einem Vorformwerkzeug-Unterteil (19), wobei der Formbereich bei dem Vorformen zwischen dem Vorformwerkzeug-Oberteil (17) und dem Vorformwerkzeug-Unterteil (19) verformt wird; und
    in der Ausformstation (9) Ausformen einer Verpackungsmulde (27) in dem vorgeformten Formbereich durch Zusammenwirken eines Ausformwerkzeug-Oberteils (21) mit einem Ausformwerkzeug-Unterteil (23), wobei der vorgeformte Formbereich bei dem Ausformen zwischen dem Ausformwerkzeug-Oberteil (21) und dem Ausformwerkzeug-Unterteil (23) verformt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das faserhaltige Material ein naturfaserhaltiges Material ist, insbesondere ein Papiermaterial.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Faseranteil der Materialbahn (11) zumindest 70 Masseprozent, oder zumindest 75 Masseprozent, oder zumindest 80 Masseprozent, oder zumindest 85 Masseprozent, oder zumindest 90 Masseprozent, oder zumindest 95 Masseprozent umfasst.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei bei dem Vorformen in dem Formbereich eine Vielzahl von Ausbuchtungen (25) der Materialbahn (11) erzeugt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Materialbahn (11) bei dem Vorformen in dem Formbereich auf beide flächige Seiten der Materialbahn (11) hin ausgebuchtet wird.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei bei dem Vorformen in dem Formbereich der Materialbahn (11) ein wellenförmiges Muster ausgebildet wird.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei bei dem Vorformen ein Verformungsgrad der Materialbahn (11) in den Bereichen am größten ist, die nach dem Ausformen einen Übergangsbereich (31) zwischen einer oder mehreren Seitenwänden (29) der Verpackungsmulde (27) und einem Boden (33) der Verpackungsmulde (27) bilden.
  8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei bei dem Vorformen in dem Formbereich der Materialbahn (11) ein Bereich (37) geringerer Verformung ausgebildet wird, welcher von einem Bereich (35) höherer Verformung eingerahmt ist.
  9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Formbereich der Materialbahn (11) vor zumindest einem von dem Vorformen und dem Ausformen befeuchtet und/oder erwärmt wird.
  10. Vorrichtung (1) zum Herstellen eines Verpackungsbehälters, umfassend:
    eine Vorformstation (7) mit einem Vorformwerkzeug-Oberteil (17) und einem Vorformwerkzeug-Unterteil (19);
    eine der Vorformstation (7) nachgeordnete Ausformstation (9) mit einem Ausformwerkzeug-Oberteil (21) und einem Ausformwerkzeug-Unterteil (23); und
    eine Transporteinrichtung (15), welche dazu konfiguriert ist, eine Materialbahn (11) durch die Vorformstation (7) und durch die Ausformstation (9) zu fördern;
    wobei das Vorformwerkzeug-Oberteil (17) und das Vorformwerkzeug-Unterteil (19) dazu konfiguriert sind, relativ zueinander aufeinander zu bewegt zu werden, um einen Formbereich der Materialbahn (11) zwischen sich zu verformen und so den Formbereich vorzuformen;
    wobei das Ausformwerkzeug-Oberteil (21) und das Ausformwerkzeug-Unterteil (23) dazu konfiguriert sind, relativ zueinander aufeinander zu bewegt zu werden, um den vorgeformten Formbereich der Materialbahn (11) zwischen sich zu verformen und so eine Verpackungsmulde (27) auszuformen; und
    wobei das Vorformwerkzeug-Oberteil (17) und das Vorformwerkzeug-Unterteil (19) dazu konfiguriert sind, bei dem Vorformen in dem Formbereich der Materialbahn (11) eine Vielzahl von Ausbuchtungen (25) zu erzeugen.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, welche zudem eine Heizeinrichtung (39) zum Beheizen der Materialbahn (11) aufweist, wobei die Heizeinrichtung (39) der Vorformstation (7) vorgeordnet ist oder zwischen der Vorformstation (7) und der Ausformstation (9) angeordnet ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, welche zudem eine Befeuchtungsstation (41) zum Befeuchten der Materialbahn (11) aufweist, wobei die Befeuchtungsstation (41) der Vorformstation (7) vorgeordnet ist oder zwischen der Vorformstation (7) und der Ausformstation (9) angeordnet ist.
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