SAUERSTOFFDICHTE LEBENSMITTEL VERPACKUNG
Die Erfindung betrifft eine Lebensmittelverpackung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Verpackung gemäß Anspruch 7, eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 15 und ein hierfür geeignetes Halbzeug in Form aufgerichteter und geklebter Kartonzuschnitte.
Lebensmittelverpackungen sind in großer Vielzahl auf dem Markt, wobei in jüngerer Zeit besondere An- strengungen unternommen werden, den Anteil von nicht recyclebaren Kunststoffen bei derartigen Verpackungen auf ein Minimum zu begrenzen. Hierbei haben sich bislang Lebensmittelverpackungen in Form von tiefgezogene- nen Kunststoffschalen durchgesetzt, die in der Regel aus einem Trägermaterial thermogeformt werden, welches beispielsweise aus PVC, Polyesterol oder Polyester gebildet wird.
Bei den herkömmlichen aus PVC, Polyester oder Poly- esterol gefertigten Schalen entsteht produktionstechnisch bedingt auf sogenannten "Vakuumform- und Füllanlagen" eine sehr ungleiche Dickenverteilung aufgrund der zur Verfügung stehenden Ausgangsstärke beim bekannten thermoplastischen Verformungsverfahren.
Dies erfordert zum einen bezogen auf die gewünschte Ziehtiefe und Behälterform eine starke Ausgangsdicke bis zu 1000 μm, um die erforderlichen Restwandstärken in den Bodenradien zu erreichen. Zum anderen führt die Ausdünnung der für die Formung der Kunststoffschalen heranzuziehenden Kunststoffolien in den Bodenradien
sehr häufig zu sogenannten "Knickbrüchen", die vor allem während des Transportes auftreten können.
Ebenso haben Reihenversuche gezeigt, daß die bei der Herstellung der Kunststoffschalen verwendete Sperrschichtlage, vorzugsweise aus Polyvinylalkohol (EVOH), welche die erforderliche Sauerstoffsperre gewährleistet und bei einer vorbeschriebenen Anwendung von sogenannten Hartfolienverbunden zwischen der Trägerfolie und der Siegelschicht eingebettet ist, ein wesentlich schlechteres Ausformergebnis zeigt, d.h. geringe Restwandstärken auch dieser EVOH-Schicht aufweist.
Es erweist sich somit als notwendig, daß das Kunst- stoffträgermaterial der zu bildenden Schalen, das für die Formstabilität benötigt wird, mit einer zusätzlichen SauerstoffSperrschicht ausgerüstet wird. Diese SauerstoffSperrschicht besteht in der Regel aus Polyvinylalkohol. Zusätzlich ist eine dritte Folien- schicht erforderlich, um die Versiegelung der Deckelfolie herstellen zu können.
Dies erfordert eine sogenannte aus mehreren Komponenten bestehende, relativ dicke Mehrschichtverbundfo- lie, die ein Recycling, also ein sortenreines Wiederverwenden, unmöglich machen.
Eine derartige Schale ist beispielsweise in der EP 0169799 beschrieben. Ferner ist darin ein Verfahren offenbart, bei dem eine Vielzahl von individuellen, separaten Schalen in eine Befüllungs- bzw. Versiegelungsstation eingeführt werden. Die Schalen werden sukzessive mit einer dünnen Kunststoffschicht ausgekleidet, bevor sie mit Speisen gefüllt und einer Versiegelungs- Station zugeführt werden. In der Versiegelungsstation
wird eine Deckfolie auf die mit Speisen gefüllte Schalen angesiegelt. Dabei entsteht eine Schale, deren Trägermaterial im wesentlichen Holzschliff oder aufgeschäumtes Plastik ist. Ferner muß die Schale selbst im wesentlichen porös sein, damit die Kunststoffolie zum Auskleiden der Schale aufgrund eines unterhalb der Schale erzeugten Vakuums aufgebracht werden kann. Der Vorteil dieser Verpackungssysteme mit derartigen Schalen besteht darin, daß die Verpackungsvorrichtung über- sichtlich aufgebaut werden kann, wobei auch eine modu- lare Zusammenstellung der Vorrichtung möglich ist.
Demgegenüber hat man versucht, den Kunststoffanteil bei derartigen Lebensmittelverpackungen, der, um die erforderlichen Restwandstärken in den Bodenradien zu erreichen, verhältnismäßig hoch sein muß, dadurch zu reduzieren, daß beschichteter Karton Anwendung findet. Hierbei hat es sich allerdings herausgestellt, daß es schwierig ist, Karton mit beschichteten Kunststoffmate- rialien in Vorrichtungen zu verarbeiten, in denen weitgehend bekannte bzw. bereits existierende Module verwendet werden. Darüber hinaus sind bei solchen aus beschichtetem Karton gepressten Behältern die maximalen Formtiefen auf 25 bis 30 mm begrenzt.
Selbst wenn durch eine Sperrschichtfolien-Karschie- rung solche im Kaltpressverfahren hergestellte Behälter weitgehend Sauerstoffdicht ausgerüstet sind, so bilden sich bedingt durch das Kaltformpreßverfahren Auffaltun- gen aufgrund der entstandenen Materialverdrängung. Diese Auffaltungen reichen bis in den Randflanschbereich der Behälter hinein, wodurch eine sichere und ununterbrochene, vor allem aber Sauerstoffdichte Versiegelung mit der Deckfolie unmöglich wird. Um zum Bei- spiel Behältertiefen von mehr als 30 mm Formtiefe her-
zustellen, werden Behältnisse aus beschichtetem Karton verwendet, die aus Zuschnitten geformt sind. Diese aus beschichtetem Karton auf einem separiertem Aggregat werden aufgerichtet, gefaltet und verklebt und als Be- hälter dem Abpacksystem zugeführt.
Jedoch gelingt es dabei nicht, solche aus beschichtetem Zuschnitten gefertigten Behälter an den Schnittoder Klebestellen wirklich gas- und Sauerstoffdicht zu verbinden. Derartige Probleme treten insbesondere bei Behältern auf, die einen Randflansch aufweisen. Bei der bereits bekannten Beschichtung von Kartonzuschnitten wird lediglich eine gewisse Feuchigkeitsstabilität erzielt, wobei an den offenen Schnittkanten auch die Feuchtigkeit nicht gänzlich abgeschirmt werden kann.
Es besteht jedoch das Bedürfnis, eine Lebensmittelverpackung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, die mit geringem Umrüstaufwand auf her- kömmlichen horizontalen Formen - , Füll- und Verschließanlage herstellbar ist, wobei der Anteil an Kunststoff auf ein Minimum reduziert wird, gleichzeitig jedoch die Stabilität des Behältnisses und die Sauerstoffdichte auf einem besonders hohem Niveau gehalten werden kann.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Sauerstoffdichten Verpackung von Lebensmitteln unter Zuhilfenahme einer Lebensmittelverpackung der vor- stehenden Art derart weiterzubilden, daß herkömmlich modular aufgebaute Verpackungsanlagen mit höherer Taktzahl und noch wirtschaftlicher betrieben werden können. Schließlich besteht eine Aufgabe der Erfindung noch darin, die Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend erwähnten Verfahrens der ersten erfindungsgemäßen Ver-
Packungen anzupassen, daß die Störanfälligkeit der Verpackunganlagen selbst bei höchster Taktzahl minimiert ist.
Diese Aufgaben werden hinsichtlich der Lebensmittelverpackung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, hinsichtlich des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 7, hinsichtlich der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 15 und hinsichtlich des Halbzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 23 gelöst .
Die erfindungsgemäße Lebensmittelverpackung hat als tragende Basis einen mit einer dünnen Kunststoffver- bundfolie ausgekleideten Kartonzuschnitt, der automatisch aufrichtbar und dessen Innenbereich an den Schnittkanten verklebt ist. Der Kartonzuschnitt weist ferner einen Randflansch mit einzelnen Randflanschsegmenten auf, an dem dann die Deckelfolie befestigt wird. Darüber hinaus wird der Randflansch erfindungsgemäß außenseitig so geformt, daß die Randflanschsegemente in der Siegelstellung bündig aneinanderschließen . Hierzu weisen die einzelnen Randflanschsegemente Gärungsschnittlinien auf, anhand derer dann die Winkelstellung des Randflansches festgelegt werden kann. Durch die Verwendung von vorgefertigten Kartonzuschnitten, ergibt sich der Vorteil, daß beim Aufrichten der Kartonzuschnitte keine Materialverdünnung auftritt, im Gegensatz zu der bekannten Schale. Dadurch sind die aufgrund der Materialverdünnung hervorgerufenen Nachteile mit der erfindungsgemäßen Lebensmittelverpackung überwunden. Dadurch, daß die Randflanschsegmente in der Siegelstellung bündig aneinanderschließen, ergibt sich eine geschlossene Randflanschoberfläche, die dann zur ei-
ner sicheren Abdichtung des Kartonzuschnitts herangezogen werden.
Weist gemäß Anspruch 2 die Kunststoffverbundfolie eine SauerstoffSperrschicht , vorzugsweise aus Polyvinylalkohol, eine Siegelschicht, vorzugsweise aus peelbarem Polyethylen, sowie eine Haftschicht, vorzugsweise aus modifiziertem Polyethylen, insbesondere einem Copolymer von Ethylen mit 6% Methacrhylsäure, die par- tiell (50%) mit Na- oder Zinkionen neutralisiert sind (Surlyn A) auf, so wird ein flexibler Verbund verwendet, dessen Sauerstoffdurchlässigkeit im voraus festgelegt werden kann und auch im eingebetteten Zustand nicht verändert wird. Von daher kann eine deutlich dün- ner gehaltene EVOH-Schicht , die in einem flexiblen Verbund eingebettet ist, verwendet werden.
Wird die erfindungsgemäße Lebensmittelverpackung gemäß Anspruch 6 vorzugsweise mit einem Kartonzuschnitt ausgestattet, der aus einem recyclebaren bzw. vorzugsweise zweilagige Karton besteht, so wird eine Lebensmittelverpackung geschaffen, die dafür geeignet ist, auf der äußeren Lage des Kartonzuschnitts einen besonderen werbewirksamen Aufdruck zu tragen. Dadurch wird insbesondere eine Möglichkeit geschaffen, die erfindungsgemäße Lebensmittelverpackung optisch hervorzuheben.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Lebensmit- telverpackung sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche 3 bis 5.
Durch die erfindungsgemäße Wahl der ausgekleideten
Kartonzuschnitte liegt ein Behältnis vor, das beim Ein- laufen in die Vakummierung- bzw. Versiegelungsstation
bis auf eine Seite, nämlich der oberen Seite, Sauerstoffdicht ist. Da darüber hinaus der kunststoffausgekleidete Kartonzuschnitt auch im Bereich der erfindungsgemäß besonders ausgebildeten Randflansche eine besonders hohe Formstabilität hat, kann dieser Randflansch zwischen den Dichtungen des geschlossenen Siegelwerkzeuges sicher aufgenommen werden, so daß erfindungsgemäß nur noch der Innenhohlraum der geformten Trägerschale evakuiert werden muß. Die Leistungsauf- nähme der Verpackungsanlage zur Erzeugung der Evakuierung wird verringert, die Taktzahl der Verpackungsanlage kann dadurch erheblich angehoben werden.
Es hat sich gezeigt, daß durch die erfindungsgemäß ausgebildeten Randflansche, die eng aneinanderliegen und nahezu durchgehende Sattelstege bilden, eine hohe Stabilität erreicht wird und selbst beim Befüllen der Schale mit Lebensmittel ein unkontrollierter Bruch bzw. ein unkontrolliertes Einreißen der Stege nicht erfolgen kann. Die Betriebszuverlässigkeit der Vorrichtung kann darüber hinaus zusätzlich dadurch angehoben werden, daß die zwischen den Trägerschaleninnenräumen liegenden als Siegelstege ausgebildeten Randflansche von unten mittels parallel zur Transportrichtung ausgerichteten Gleit- und Führungsschienen unterstützt werden. Vorteilhaft ist auch die Weiterbildung, daß die Behälter in der Befüllungsstrecke von unten mittels eines synchron mit der Transporteinrichtung laufenden Stützbandes abgestützt werden.
Dadurch, daß die aufgerichteten Kartonzuschnitte erfindungsgemäß gemäß Anspruch 7 reihenweise in der Formstation angeordnet werden, wird ermöglicht, daß zwischen benachbarten Kartonzuschnitten eine verbrei- terte Siegelfläche auf den Randflanschen gebildet wird.
Dadurch wird erreicht, daß die Versiegelung sicher erzielt wird. Ferner wird erreicht, daß mehrere Kartonzuschnitte gleichzeitig hergestellt werden können, und durch die verbreiterte Siegelfläche aufgrund der be- nachbart angeordneten Randflansche die Versiegelung vereinfacht wird.
Mit diesen Weiterbildungen ergeben sich insbesondere Vorteile einer weitgehenden Vereinfachung einer Verpackungsanlage, da bei diesem Verfahren keine separate Tiefziehstempelstation oder besondere Vorheizungssystems mehr erforderlich sind. Gleichwohl kann die hierfür erforderliche Durchlaufstrecke erfindungsgemäß für die Unterbringung der Befüllstation genutzt werden und dadurch eine platzsparende Ausführung einer solchen Abpackanlage geschaffen werden.
Entweder kann die Anlage insgesamt erheblich kürzer werden oder die Befüllstrecke kann, wenn erforderlich, deutlich besser genutzt werden, was in manchen Fällen den Befüllvorgang sichtbar erleichert .
Mit der erfindungsgemäßen Lebensmittelverpackung läßt sich der Anteil von nicht recyclebaren Kunststof- fen auf ein Minimum reduzieren, wobei sich bei der erfindungsgemäßen Werkstoffwahl der Kartonzuschnitte der zusätzliche Vorteil einer problemlosen Eigenverrottung ergibt .
Schließlich wird auch die Leistungsaufnahme der Abpackanlage vor allem im Bereich der Formstation erheblich verringert, da die benötigte Zeit zum Durchwärmen einer üblichen Hartfolie von ca. 500 bis 1000 μm (PVC, Polysterol oder Polyester) deutlich herab gesetzt wer- den kann. Die benötigte Eigenstabilität der Behälter
t) wird erfindungsgemäß durch die Verwendung des beschriebenen Kartonzuschnitts erreicht, insbesondere wenn die Deckelfolie auf die Kunststoffolie, die den Kartonzuschnitt auskleidet, befestigt ist.
Die erfindungsgemäße Lebensmittelverpackung erfährt gegenüber ebenfalls Kartonzuschnitte verwendenten Lebensmittelverpackungen eine erhöhte Formstabilität und ist in einem hohen Maße verwindungsstabil .
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstände der übrigen Unteransprüche. Nachstehend wird anhand schematischer Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
Fig. 1 ist eine schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungform der erfindungsgemäßen Verpackungsanlage .
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht aufgerichteter Kartonzuschnitte.
Fig. 3 ist in der Seitenansicht im vergrößter Maßstab die Formstation der Verpackungsanlage.
Fig. 4 ist eine Vorderansicht der in Fig. 3 gezeigten Formstation mit eingebrachtem Kartonzuschnitt reihenartig aneinanderliegend angeordnet und der Kunst- stoffverbundfolie, die für die Auskleidung zugeführt ist.
Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht von seitlich in Reihe angeordneten Kartonzuschnitten, die bereits mit der Kunststoffverbundfolie ausgekleidet sind, wobei in einer in etwas vergrößtem Maßstab dargestell-
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ten Schnittansicht entlang der mit dem Pfeil eingezeichneten Linie der reihenweise angeordneten Kartonzuschnitte der wärmekaschierte Randflanschbereich dargestellt ist.
Fig. 6 ist eine Vorderansicht der Vakuum- bzw. Versiegelungsstation mit eingesetzten Kartonzuschnitten, die bereits mit Kunststoffverbundfolie ausgekleidet und damit zu einer Reihe verbunden sind.
Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht der zusammenhängenden Kartonzuschnitte mit Kunststoffverbundfolie und abgesiegelter Deckelfolie, wobei in vergrößertem Maßstab die Einzelheiten des Kartonzuschnittes und der anhaftenden Schichten deutlicher dargestellt sind.
Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäß gebrauchs- bzw. verbrauchsfertigen Schale.
Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Schale mit teilweise abgelöster Deckelfolie.
Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Schale mit teilweise abgelöster Deckelfolie und teilweise herausgelöster Innenfolie.
In Fig. 1 ist die Seitenansicht der Verpackungsan- läge gezeigt, die im wesentlichen aus vier Stationen besteht, nämlich einer Formstation (FS), einer Befül- lungsstrecke (BS), der Versiegelungs- und Vakuumie- rungsstation (VS) und einer vorzugsweise zweistufigen Vereinzelungsanlage (80, 81), wobei letztere ebenso einstufig ausgelegt sein kann. Der Transport der in
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Reihe paßgenau angeordneten Kartonzuschnitten zu den einzelnen Stationen erfolgt vorzugsweise über eine Transportkette oder bei Einsatz auf einem sogenannten "Tray-Sealer " über ein besonders ausgebildetes Trans- portband mit Aufnahmeräumen für die nebeneinander liegenden Kartonzuschnitte. Wie in Fig. 1 gezeigt, können zur streckenweise Entlastung der Transportkette 48 sogenannte Stützbänder 50 unterhalb der Transportkette 48 zusätzlich vorgesehen sein.
Die in einem Magazin bzw. Spender 12 vorbereiteten aufgerichteten Kartonzuschnitte 10 fallen taktgesteuert mit Unterstützung einer bewährten, pneumatisch arbeitenden Vorrichtung 9 auf ein Gefachband. Ebenfalls taktgesteuert wird der aufgerichtete Kartonzuschnitt unter eine Stempelvorrichtung mit einem Stempel 11 transportiert, wo der Randflansch 52 insbesondere die Randflanschsegmente 54 vor dem Einsetzen der einzelnen Kartonzuschnitte 10 in die Formstation FS gebrochen wird. Der Stempel 11 ist derart konzipiert, daß der Randflansch 52 in die je nach Gärungsschnitt an den Enden der Randflanschsegemente 54 mögliche Siegelstellung mit entsprechender Neigung gebrochen wird. Nach dem Brechen der Randflanschsegmente 54 werden die Kartonzu- schnitte in eine Übergabeposition transportiert, von der aus sie Saugluftunterstützung taktgesteuert mittels eines speziellen Transportstempels 13 in die geöffnete Aufnahmeform der Formstation FS plaziert werden. Beim Tray-Sealer-System werden die Kartonzuschnitte in ent- sprechende Aufnahmeräume der Transportkette 48 gesetzt.
Wird hingegen das Brechen der Randflanschsegmente
54 erst in der Formstation FS durchgeführt, kann zwar ein Verfahrensschritt eingespart werden. Allerdings sind die konstruktiven Anforderungen an eine derartige
Formstation erheblich höher. In diesem Fall würde jedoch gewährleistet werden, daß die Randflanschsegmente 54 lediglich kurz vor deren Versiegelung gebrochen werden .
Wird ein Verfahren gemäß bekanntem Tray-Sealer verwendet, so transportiert die Transportkette 48 die reihenweise eng aneinander angeordneten Kartonzuschnitte 10 dann taktgesteuert in die Formstation FS. Die FormStation FS kann ebenso ausgebildet sein wie beispielsweise eine nach dem Skin-System arbeitende Station einer Form-, Füll- und Verschließanlage gemäß Multivac CD6000.
Von dieser Situation ausgehend, die reihenweise eng aneinanderliegend angeordneten aufgerichteten Kartonzuschnitte befinden sich in der Formstation, beginnt der eigentliche Ausformungs- bzw. Auskleidungsprozeß des Kartonzuschnitts 10 mittels Kunststoffverbundfolie 34. In der Formstation wird das Auskleiden der Innenoberfläche der reihenmäßig aneinander angeordneten Kartonzuschnitte 10 mit einer Sauerstoffsperrenden Kunst- stoffverbundfolie 34 durchgeführt. Die Kunststoffverbundfolie 34 wird von einer Endlos-Rolle 33, welche über der Einlaufstrecke der Verpackungsanlage auf einem Tragarm befestigt ist, über Umlenkrollen über die in den Aufnahmeformen reihenmäßig angeordneten Kartonzuschnitte 10 im wesentlichen parallel zur Transportkette gezogen .
Beim Einsatz eines Tray-Sealers führt die Transportkette 48 taktgleich die reihenweise angeordneten in den Aufnahmeräumen der Transportkette ruhenden aufgerichteten Kartonzuschnitte 10 unter eine Formstation FS, deren Arbeitsprinzip zum Auskleiden der Innenober-
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fläche der Kartonzuschnitte 10 mit der Kunststoffverbundfolie 34 dem auf einer Form-, Füll- und Verschließanlage verwendeten Iso-Pack-System der Firma MULTIVAC entspricht .
Danach werden die Verpackungsbehälter mittels der Transportkette 48 in den Bereich einer Befüllungs- strecke BS befördert, wobei die Befüllungsstrecke BS je nach Anzahl der Befüllungsschritte ausgelegt ist.
Zur Entlastung der Transportkette 48 können die nunmehr durch die Kunststoffverbundfolie 34 zusammenhängenden Kartonzuschnitte 10 durch ein Stützband 50, das taktgleich mit der Transportkette arbeitet, unter- stützt werden.
Von der Befüllungsstrecke BS laufen die gefüllten Schalen in eine Vakuumierungs- und Versiegelungsstation VS ein, wobei gleichzeitig eine von der Endlos-Rolle 22 über ein Umlenkrollensystem geführte Deckelfolie 20 im wesentlichen parallel zur Transportstrecke in die Vakuumierungs- und Versiegelungsstation VS zugeführt wird. Die Arbeitsweise der Vakuumierungs- und Versiegelungs- station VS entspricht herkömmlichen Systemen, z.B. der Fa. Multivac und wird in Fig. 7 im Detail beschrieben.
Nach Versiegelung der gefüllten Verpackungsbehälter werden diese wiederum mittels der Transportkette den Vereinzelungsstationen 80, 81 zugeführt, wobei die in Reihe zusammenhängend angeordneten Kartonzuschnitte 10 erneut durch ein taktgleich arbeitendes Transportband 50 unterstützt werden können.
Wie ebenso in Fig. 1 erkennbar, erstreckt sich die Transportstrecke der Transportkette 48 und des Stütz-
bandes 50 vom Spender bis unmittelbar hinter die zweistufige Vereinzelungsstation 80, 81, so daß die gesamte Anlage taktgleich arbeitet.
Der Besonderheit der Verpackungsvorrichtung besteht nun darin, daß zum einen ein besonders ausgestalteter Kartonzuschnitt 10 Verwendung findet und zum anderen dieser Kartonzuschnitt 10 in einer besonderen Art und Weise, nämlich als besonders ausgestaltetes Halbzeug der Verpackungsanlage zugeführt wird.
Entgegen herkömmlicher Ausführungen solcher Ver- packungsanlagen wird durch den Spender 12 ein bereits vorgeformter und durch beispielsweise Klebung formsta- bilier Kartonzuschnitt 10 mit oberseitigem Randflansch 52 zugeführt. Die der Verpackungsvorrichtung zugeführten Halbzeuge weisen erfindungsgemäß besonders ausgestaltete Umlaufflansche insbesondere Randflanschsegemente 54 mit zueinander abgestimmten Gärungslinien auf, die durch den Stempel 11 gebrochen werden und je nach Garungslinie in deren Siegelstellung geneigt werden. Ausschlaggebend ist hierbei, daß die Randflanschsegmen- te 54 lediglich soweit gebrochen bzw. geneigt werden müssen, bis die Randflanschsegmente 54 bündig aneinan- derschließen. Dadurch ergeben sich eng aneinanderlie- gende paßgenaue Siegelflächen, die auf eine dafür vorgesehenen Siegeleinrichtung ruhen können und somit eine zur Auskleidung mit Kunststoffverbundfolie ausreichend große Siegelfläche bereitstellen.
In Fig. 2 sind aufgerichtete, reihenweise angeordnete Kartonzuschnitte 10 perspektivisch dargestellt, wobei ebenfalls eine gegebenenfalls vorgesehene Griffmulde GM zu erkennen ist, für die ein besonderer Rand- flanschseitenabschnitt 24B vorgesehen werden kann. Fer-
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ner sind Überlappungsabschnitte 55 zwischen benachtbar- ter Wandabschnitte der Trägerschalen erkennbar. Allerdings findet eine Überlappung nicht im Bereich des Randflansches 52 statt, so daß eine zusammenhängende, stufenlose Siegelfläche geschaffen werden kann.
In der Seitenansicht gemäß Fig. 3 ist erkennbar, auf welche Weise in der Formstation FS die Werkzeughälften 16 und 18 mit den reihenweise aneinanderliegen- den Kartonzuschnitten zusammenwirken und mittels einer Heizeinrichtung 72 die Innen- bzw. Oberflächen der reihenmäßig aneinanderliegenden Kartonzuschnitte 10 mit der Kunststoffverbundfolie 34 auskleiden.
Das Werkzeug der Formstation FS, das nach dem sogenannten Skin-Verfahren arbeitet, besteht aus einer Unterform 16 und einer Oberform 18, die entsprechend dem in Fig. 3 gezeigten Pfeil getaktet auseinander- und zusammengefahren werden. Hierbei hat die Unterform 16 vorzugsweise ein Profil zur formschlüssigen Aufnahme der Kartonzuschnitte 10, so daß die Randflansche 52 der Kartonzuschnitte 10 abdichtet abgestützt werden. Die Oberform 18 ist darüber hinaus so gestaltet, daß eine Heizeinrichtung 72 aufgenommen werden kann. Mit 73 und 73A sind Ausnehmungen in dem Ober- bzw. Unterteil 16,18 dargestellt, die entsprechend der Griffmulden GM ausgestaltet sind.
In Fig. 4 ist die Vorderansicht der Formstation FS gezeigt, wobei die Unterform 16 stegartige Einsätze 66 aufweist, deren Form einen Querschnitt der reihenmäßig angeordneten und aufgerichteten Kartonzuschnitte 10 angepaßt ist. Hierbei liegen die dicht aneinanderliegenden Randflansche benachbarter Kartonzuschnitte 10 auf diesen stegartig ausgebildeten Einsätzen paßgenau auf,
so daß im zusammengefahrenen Zustand der Werkzeughälften 16 und 18 die einzelnen Kartonzuschnitte zusätzlich durch die vorgesehenen Formeinsätze 58, deren Oberflächenkonturen paßgenau der Form der Einzelkartonzu- schnitte entspricht, formschlüssig abgestützt sind. Die Funktionsweise der Formstation FS insbesondere das Skin-Verfahren wird im folgenden Ablauf kurz beschrieben:
Wird eine Reihe von aufgerichteten Kartonzuschnitten, die mit ihren Randflanschen in Reihe dicht aneinanderliegen und somit eine sattelförmige Auflage bilden, mittels eines Denester-Systems in die Formstation FS eingebracht und die Randflanschsegmente 54 paßgenau ausgerichtet, so bewegt sich das zuvor nach unten ausgefahrene Werkzeugunterteil 16 der Formstation FS in Pfeilrichtung nach oben. Beim Zusammenfahren des Wer- zeugunterteils 16 gegen das Werkzeugoberteil 18 wird im Werkzeugoberteil 18 ein nahezu vollständiges Vakuum an- gelegt. Die über die eng aneinanderliegend reihenförmig angeordneten Kartonzuschnitten 10 liegende Kunststoffverbundfolie 34 wird dadurch vollflächig an die Heizplatte 72 angelegt und durchgewärmt.
Nach Ablauf der vorgegebenen Heizzeit wird das Werkzeugoberteil 18 bei gleichzeitiger Evakuierung des Werkzeugunterteils 16 belüftet. Durch diesen Wechseln entsteht ein Differenzdruck von ca. 1 Bar, welcher eine vollflächige Wärmekaschierung zwischen der Kunststoff- verbundfolie und den Kartonzuschnittinnenseiten bewirkt (gestrichelte Linie 34A) .
Da nun die Innenoberflächen der eng aneinandergereihten Kartonzuschnitte mit der Kunststoffverbundfoli- en ausgekleidet ist, wird die Formstation FS taktgleich
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geöffnet, womit jetzt die durch die Kunststoffverbund- folie zusammenhängend verbundenen Einzelkartonzuschnitte freigegeben werden und zum Füllen mit der Transportkette 48 weiterbefördert werden.
In Fig. 5 ist die durch die eng aneinanderliegenden Kartonzuschnitte 10 gebildete, mit Kunststoffverbundfolie 34 innenseitig ausgekleidete und zusammenhängende Kartonzuschnittreihe dargestellt, wie diese die FormStation FS verläßt. Wie ebenso erkennbar ist, überdeckt die Kunststoffverbundfolie 34 auch die Grifflochmulde GM im Randflanschbereich 24B.
Im ebenfalls dargestellten Schnittzeichnungen längs des Randflansches 52 eines Kartonzuschnittes 10 mit daraufliegender Kartonzuschnittverbundfolie 34 sind die die Verbundfolie bildenden Einzelschichten dargestellt. Die Kunststoffverbundfolie 34 weist eine SauerstoffSperrschicht 36, vorzugsweise aus Polyvinylalkohol (EVOH) und eine Siegelschicht 38, vorzugsweise aus peelbaren Polyethylen sowie eine Haftschicht 37, vorzugsweise aus modifiziertem Polyethylen auf. Es hat sich gezeigt, daß die Innenbeschichtung des der Lebensmittelverpackung bildenden Trägermaterials extrem dünn ausgeführt werden kann. Die Foliendicke liegt vorzugsweise im Bereich der Restwandstärken in den Bodenradien zwischen 25 und 30 μm.
Die Kunststoffverbundfolie 34 kann darüber hinaus so aufgebaut und in ihrem Verhalten gesteuert werden, daß sie nach dem Gebrauch der Verpackung vom Kartonträger abgelöst werden kann, so daß für die Entsorgung bzw. das Recycling reine Bestandteile vorliegen. Hierzu dient erfindungsgemäß auch die Grifflochmulde GM.
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Nach Verlassen der Formstation FS durchlaufen die zusammenhängenden Kartonzuschnitte 10 die Befüllungs- station entlang der Befüllungsstrecke BS , währenddessen sie mit den zu verpackenden Lebensmitteln befüllt wer- den. Der Transport der zusammenhängenden Kartonzuschnitten 10 erfolgt durch die gemeinsame Anlage gleichsam taktweise. Von der Befüllungsstrecke BS laufen die befüllten Kartonzuschnitte 10 in die Vakuumierungs- und Versiegelungsstation VS ein, in der sie von dem Unterteil 16 durch entsprechende Formeinsätze paßgenau aufgenommen werden (s.Fig.6). Eine solche Vakuumbzw. Versiegelungsstation der herkömmlichen Bauart besteht aus einem Unterteil 16 und einem Oberteil 18, die getaktet zusammen- und auseinandergefahren werden. Die Unterform 16 hat vorzugsweise ein Profil zur vollständigen Aufnahme der erfindungsgemäß ausgebildeten Kartonzuschnitte 10 derart, daß die Randflansche der Schalen so abgedichtet abgestützt werden können. Das Oberteil ist so konzipiert, daß die ein Linienmuster auf- weisende Heizplatte 74 in vertikaler Richtung bewegbar aufnehmen kann.
Das Linienmuster ist so ausgelegt, daß es Flächenbereiche definiert, an denen eine Versiegelung des Kar- tonzuschnittrandflansches mit der Deckelfolie 20 erfolgen soll.
Die Fig. 6 soll die Funktion eines solchen Vakuumierungs- oder Versiegelungswerkzeuges beim erfindungs- gemäßen Einsatz zeigen. Es können auch für diesen Vorgang bereits bekannte und bewährte herkömmliche System mit geringfügigen Änderungen eingesetzt werden. Die Fig. 6 zeigt die Unterform 16 mit den stegartigen Einsätzen 66, deren Form einen Querschnitt des sich zwi- sehen zwei benachbart liegenden Randflanschen der Kar-
tonzuschnitte 10 bildenden Sattelstreifen angepaßt ist, so daß im zusammengefahrenen Zustand der Werkzeughälften 16 und 18 die zusammenhängenden Kartonzuschnitte 10 durch den vorgesehenen Formeinsatz 58 dessen Oberflä- chenkontur der Form des anderen Kartonzuschnittes entspricht, formschlüssig abgestützt sind. Mit 70 sind Dichtungen bezeichnet, gegen die sich die Randflansche bzw. die Sattelstege der zusammenhängenden Kartonzuschnitte 10 im zusammengefahrenen Zustand des Werkzeugs 16 und 18 legen, so daß eine Vakuumierung der Einzelkartonzuschnitte, die in diesem Zustand bereits das Lebensmittel enthalten, durchgeführt werden kann.
Mit 74 sind Heizeinrichtungen bezeichnet, die ent- sprechend einem mit den Randstegen fluchtenden Muster in der oberen Werkzeughälfte 18 untergebracht sind, so daß im zusammengefahrenen Zustand der Werkzeughälften 16 und 18 eine Verschweißung der Deckelfolie 20 mit dem betreffenden Randflanschen der Einzelbehälter derart erfolgt, daß eine umlaufende durchgehende Versiegelungsfläche zustande kommt. An dieser Stelle sei hervorgehoben, daß eine handelsübliche Vakuumierungsstati- on eingesetzt werden kann, bei der nach einer Evakuierung auch eine Begasung beispielsweise mit dem üblichen Gasgemisch N2/CO2 meist im Verhältnis 70:30, eingesetzt werden kann. Die im Oberteil des Werkzeuges 18 befindliche Heizplatte 74 ist vorzugsweise mit reliefförmig ausgeprägten Siegelstegen ausgebildet, wobei durch Wärme- und Druckeinwirkung die Deckelfolie mit der Sie- gelbeschichtung des umlaufenden Randflansches und der dadurch gebildeten Sattelstege der zusammenhängenden Kartonzuschnitte versiegelt wird.
In Fig. 7 ist gezeigt, wie nun die mit Lebensmit- teln gefüllten, versiegelten und zusammenhängenden Kar-
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tonzuschnitte 10, die Vakuumierungs- und Versiegelungsstation verlassen haben.
Wie durch gewählte Schraffierung erkennbar ist, ist die gesamte Kunststoffverbundfolie 34 an den vorgesehenen Versiegelungsflächen mit der Deckelfolie 20 verschweißt. Lediglich im Bereich der mit GM bezeichneten vorgesehenen Griffmulde im hinteren Randflanschbereich (in Laufrichtung gesehen), wird durch eine besondere Ausgestaltung des Siegelwerkzeuges die Versiegelung mit der Kunststoffverbundfolie 34 mit der Deckelfolie 20 verhindert. Dies ermöglicht unter Ausnutzung der im hinteren Randflansch vorgesehenen Ausstanzung der Grifflochmulde GM und der an dieser Stelle nicht mit der Kunststoffverbundfolie 34 versiegelten Deckelfolie 20 das spätere Ablösen des Foliendeckels bzw. das Herauslösen der Kunststoffverbundfolie aus dem Kartonzuschnitt 10.
Nach Verlassen der Vakuumierungs- und Versiegelungsstation VS werden die über die Deckelfolie und Kunststoffverbundfolie 34 zusammenhängenden, befüllten Kartonzuschnitte einer vorzugsweise zweistufig ausgebildeten Vereinzelungsanlage 80, 81 zugeführt.
Es ist auch möglich eine Komplettstanzung und Vereinzelung der einzelnen Lebensmittelverpackungen zu verwenden. Bei einer Komplettstanzung entfällt somit die zweite Stufe der Vereinzelung. Nach Verlassen der Vereinzelungsstation liegen die Einzelkartonzuschnitte wie in Fig. 8 gezeigt vor.
Mit der vorstehenden Lebensmittelverpackung gelingt es, in Abhängigkeit von der gewünschten Formgestaltung, durchschnittlich pro Lebensmittelverpackung etwa 20 g
an nicht mehr verwertbarem Kunststoff einzusparen, d.h. ca. 70% dessen was bei herkömmlichen Verpackungen dieser Art anfällt.
Die Arbeitsbreite der Vorrichtung ist selbstverständlich nicht beschränkt. Es hat sich allerdings gezeigt, daß die Breiten zumindest etwa 420 mm betragen sollten, um die Wirtschaftlichkeit der Vorrichtung auf einem besonders hohem Niveau zu halten.
Die Deckelfolie 20 ist vorzugsweise ebenso aus eine Kunststoffverbundfolie 34 hergestellt, die eine SauerstoffSperrschicht enthält, welche auf der den Kartonzuschnitt zugewandten Seite von einer peelbaren Kunst- Stoffschicht vorzugsweise aus modifiziertem Polyethylen abgedeckt ist. Diese Schicht bildet dann mit der Kunst- stoffverbundfolie 34 über Ξiegelstege der Randflansche die Siegelnähte.
Die dem Heiz- bzw. Siegelelement 72 zugewandte Folienlage wird vorzugsweise von einer Folienqualität mit besonders hohem Schmelzpunkt oder einer hitzesperrenden Schicht gebildet, die vorzugsweise Polyethylen enthält und die über der SauerstoffSperrschicht liegt, um beim Versiegeln mit dem Formunterteil für eine ausreichende Form- und Flächenstabilität beim Versiegelungsvorgang zu sorgen. Da die Siegelschichten sowohl der Kartonzuschnittoberfläche als auch der Deckelfolie 20 vorzugsweise "peelbar" aufeinander abgestimmt sind, entsteht bei der Versiegelung dieser beiden Siegelschichten eine feste Verbindung, die weitestgehend ohne Zerstörung der Kortonzuschnittfolie 34 von Hand abgeschält werden kann ( siehe Fig . 9 ) .
2.2.
Selbstverständlich sind abweichend von der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele möglich, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. So ist es selbstverständlich, die Anzahl der zugeführten aneinan- dergereihten Kartonzuschnitte pro Reihe oder Arbeitstakt beliebig zu variieren.
Ebenfalls denkbar ist, daß die Kunststoffzuschnittreihen nach dem Verlassen der Formstation FS über eine besondere Vorrichtung keimfrei bzw. steril gemacht wurden. Hierbei handelt es sich in vorteilhafter Weise um eine sogenannte "Wasserstoff-Peroxid-Dusche " .
Aufgrund des angewendeten erfindungsgemäßen Verfah- rens sowohl bei der Sauerstoffdichten Kunststoffverbundfolie als auch bei der Sauerstoffdichten Deckelfolie 20 kann eine Verbundkombination von Folien der Po- lyolefingruppe Anwendung finden. Diese Verbundkombination kann als Monofolie recyclet werden. Es hat sich gezeigt, daß im Bereich der PE-Schwerfolienherstellung dieses Regranulat als Füllmaterial verwendet werden kann .
Aufgrund der vorgenommenen Innenbeschichtung mit- tels der Kunststoffverbundfolie wird die Stabilität des Kartonzuschnitts besonders über die erfindungsgemäß ausgestalteten Randflansche ganz erheblich verbessert. Nach dem Erstarren verliert die Kunststoffverbundfolie 34 erheblich an Flexibilität und steift den gesamten Kartonzuschnitt zusätzlich über die Randflansche aus.
Durch die nachfolgende Versiegelung mit der Deckelfolie über die umlaufenden Randflansche erhält der Kartonzuschnitt eine zusätzliche Verbindungssteifigkeit bzw. Verwindungssteifigkeit .
Eine äußerst sichere Versiegelung mit dem mit Sperrschichtverbundfolie ausgekleideten Kartonzuschnitte durch die Sperrschichtdeckelfolie wird erfindungsgemäß dadurch geschaffen, daß verfahrensbedingt die umlaufenden Randflansche eng aneinanderliegend, sogenannte Sattelstege mit einer Siegelfläche bilden, die auf ein Doppeltes erhöht wird als bei herkömmlichen Randflanschen .
Da die komplette zur Verfügung stehende Siegelfläche, welche mit der Siegelseite der Sperrschichtkunst- stoffverbundfolie 34 wärmkaschiert ist, als Versiegelungsfläche mit der Deckelfolie 27 zur Verfügung steht, ist durch die erst nach dem Versiegeln durchgeführte Vereinzelung der Packungen immer eine ausreichend breite Fläche zur Bildung einer sicheren Siegelnaht gewahrt .
Bei einzeln zugeführten Kartonzuschnitten, die diese besondere erfindungsgemäße Ausbildung des Randflansches nicht haben, kann bedingt durch Toleranzen beim Fixieren der Kartonzuschnitte im Verfahrensprozeß oder durch die herstellungsbedingten Schwankungen bei der Kartonzuschnittgestaltung eine gleichmäßig breite und damit ausreichende sichere Siegelfläche nicht erreicht werden. Die Trennung des Sauerstoffdichten Fo- lieninnenbauteils vom eigentlichen Stabilitätsgebenden Kartonzuschnitt ist ein weiterer wesentlicher Punkt der Erfindung (siehe dazu Fig. 9). Die die Innenseite des Kartonzuschnitts auskleidende Kunststo fverbundfolie ist mit den Fasern der Innenwände und dem Boden des Kartonzuschnitts wärmekaschiert verbunden.
Durch bekannte Verfahren, zum Beispiel dem Multivac Skin-System, bei dem die erwärmte, damit plastisch gemachte Kunststoffverbundfolie mit der eigens ausgebildeten Kaschierschicht, die vorzugsweise eine Surlyn-Ab- mischung der Firma Dupont bzw. eine Mischung (PE-Typ) mit besonders hohem (vorzugsweise über 20%) Ethylen- vinylacetat-Anteil enthält, wird die plastisch gemachte Verbundfolie durch die entsprechende Druckdifferenz an die Kartonzuschnittinnenflächen gedrückt und kann in die Fasern dieser Innenfläche eindringen.
Die Deckelfolie 20 wird über die umlaufenden Randflansche und die Sattelstege der reihenförmig zusammenhängenden Kartonzuschnitte, die wie im Verfahren be- schrieben mit einer Siegelschicht beschichtet sind, nach dem Evakuieren oder Begasen in der Siegelstation fest mit dem Unterteil der Packungen verbunden.
Die vorgesehene halbovale Ausstanzung (GM) des hin- teren in Transportrichtung liegenden Randflansches und die entsprechende Ausgestaltung des Siegelwerkzeuges in diesem Bereich schafft die Möglichkeit über eine sogenannte Grifflasche, die aus der an dieser Stelle nicht mit Auskleidfolie versiegelten Deckelfolie gebildet wird, an der vorgesehenen Grifflochmulde GM den gesamten Verbund aus dem dann reinen Kartonzuschnitt herauszulösen, der dann sortenrein kompostierbar ist.
Zum Anwendungsbereich der Lebensmittelverpackung gehört auch das Abschälen der Deckelfolie von den Siegelstegen zum Öffnen der Packung, um dessen Inhalt leicht und ohne Werkzeug entnehmen zu können. Dies kann durch eine besondere Ausgestaltung des Siegelwerkzeuges in der Siegelstation ohne große Umrüstarbeit vorgenom- men werden.
In diesem Fall löst der Verbraucher die Deckelfolie soweit von den Siegelflächen ab, bis er das Füllgut leicht entnehmen kann (s. Fig.10). Die Kunststoffver- bundfolie und die nicht ganz abgeschälte Deckelfolie werden dann zusammen über die Grifflasche vom eigentlichen Kartonzuschnitt an der dafür vorgesehenen Grifflochmulde herausgelöst. Dadurch ist die sortenreine Trennung erfolgt und die einzelnen Werkstoffe können so ihrer weiteren Verwertung zugeführt werden.
Die Erfindung schafft somit eine Lebensmittelver- packung in Gestalt eines formstabilen Kartonzuschnitts mit einem oberseitig umlaufenden Randflansch, der er- findungsgemäß besonders ausgebildet ist und über den mittels einer vorzugsweise Sauerstoffsperrenden Deckelfolie eine hermetisch Abschließung des Behälter erfolgt.
Die Trägerschale besteht aus Karton und trägt innenseitig im Bereich des zur Randflanschen ausgebildeten Klappen eine Sauerstoffsparende Kunststoffolie die zur Versiegelung mit der Deckelfolie geeignet ist.
Beschrieben wird außerdem ein Verfahren, eine Vorrichtung zur Herstellung einer Sauerstoffdichten Lebensmittelverpackung, wobei vorgeformte und formstabile Kartonzuschnitte von einem Spendersystem zugeführt werden oder im Falle eines Einsatzes über einen sogenann- ten Tray-Sealer, d.h. vom Spender direkt in die Aufnahmeformen der Transportkette eines Tray-Sealers eingesetzt werden. Diese Kartonzuschnitte werden in einer Formstation mit einer Kunststoffverbundfolie, die vorzugsweise eine SauerstoffSperrschicht enthält, ausge- kleidet .
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Die in einer Reihe dicht aneinanderanliegend angeordneten Kartonzuschnitte sind zur Erhöhung der Stabilität über Verbindungsstege, die mit den Randflanschen des Behälters zusammenfallen, nach dem Auskleiden dazu einstückig miteinander verbunden, so daß die Behälter reihenweise nebeneinanderliegend und synchron getaktete Verpackungsanlagen durchlaufen und gemeinsam versiegelt werden.