WO2002047888A1 - Verfahren zum herstellen von faltbaren verpackungsbehältern und behälterteilen aus thermoplastischen folien sowie dadurch hergestellte verpackungszuschnitte - Google Patents

Verfahren zum herstellen von faltbaren verpackungsbehältern und behälterteilen aus thermoplastischen folien sowie dadurch hergestellte verpackungszuschnitte Download PDF

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WO2002047888A1
WO2002047888A1 PCT/EP2001/013997 EP0113997W WO0247888A1 WO 2002047888 A1 WO2002047888 A1 WO 2002047888A1 EP 0113997 W EP0113997 W EP 0113997W WO 0247888 A1 WO0247888 A1 WO 0247888A1
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groove
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packaging
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Thorsten Seufert
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Thorsten Seufert
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    • B31B50/00Making rigid or semi-rigid containers, e.g. boxes or cartons
    • B31B50/25Surface scoring
    • B31B50/252Surface scoring using presses or dies

Definitions

  • Packaging containers and container parts made of thermoplastic films and packaging blanks produced thereby.
  • the invention relates to a method according to the preamble of patent claim 1 for producing foldable packaging containers and container parts from thermoplastic films, and to packaging blanks produced thereby according to the preamble of patent claim 16.
  • the aim is to manufacture foldable packaging containers and container parts from plasticizer-free thermoplastic films, in particular from the group consisting of polyethylene (PE), polyethylene terephthalate (PET), polypropylene (PP) and polyvinyl chloride (PVC) and their mixed and composite materials, by embossing folded edges using line-shaped tools and around the product made by the process and the tools, the packaging blank.
  • plasticizer-free thermoplastic films in particular from the group consisting of polyethylene (PE), polyethylene terephthalate (PET), polypropylene (PP) and polyvinyl chloride (PVC) and their mixed and composite materials, by embossing folded edges using line-shaped tools and around the product made by the process and the tools, the packaging blank.
  • the packaging containers, container parts and packaging blanks are preferably, but not exclusively, folding boxes, lids and also so-called “windows” for other types of packaging, such as those made of cardboard. If transparent foils are used for this, they enable the purchase an unobstructed view of the content, which can be made very decorative together with the packaging, for example by partial printing. However, the foils themselves can also be matted on one or both sides and / or colored in the mass.
  • Such packaging containers or their parts which are usually delivered flat and stacked by the manufacturer due to the reduction in transport volume, are subject to high demands in the packaging company, which is equipped with fully automatic packaging machines.
  • the flat-lying folding boxes are picked up individually and one after the other from a stack, placed in the machine and set up precisely in it, so that a cavity with a prismatic cross section, for example, is formed.
  • the product in question is now pushed into the erected folding box, whereupon it is automatically closed at both ends by flaps or tabs.
  • the basic prerequisite for this is that the film material is easily deformable at the folded edges without the film fields lying between the folded edges being deformed, and that the folded edges do not produce any noticeable restoring forces.
  • JP 4-9345 U discloses a film cut and a stamping tool provided for this purpose, a so-called bending ruler, in which zones of greater and lesser penetration depth alternate on the single stamping edge. These zones are connected to each other by surfaces that are aligned exactly perpendicular to the longitudinal direction of the folded edge.
  • this shape of space leads to sharp-edged surface irregularities on the inside as well as on the outside of the folding edges, which can damage the contents of the packaging, but can also damage sensitive materials if they come into contact with the outside of the packaging.
  • Fine silk fabrics such as those used for scarves, scarves and ties, are particularly sensitive. When touching such packaging, threads can be drawn from the silk fabric. It should be noted here that part of such packaging can be used as a gift pack for the products mentioned.
  • Plasticizer-free transparent films made of plastics are hard and brittle, free of air pockets and therefore incompressible; their macromolecules cannot be significantly shifted against each other below the softening temperature.
  • Such foils offer extremely high resistance to deformation forces because the foil material has to "flow" at least partially around penetrating embossing tools. Even after the shaping, such films have high restoring or resilience properties without any special measures, which causes considerable problems in particular in the production of folding boxes and the automatic filling of such folding boxes. In the past, these problems could only be solved very gradually, but not yet completely.
  • US 3,735,674 A discloses a very similar process for cardboard.
  • the distance between two embossed edges is also evidently several times the material thickness of the cardboard and cardboard.
  • Plasticized (ie "soft") and colored (pigmented) plastic films now have a completely different embossing and bending behavior than plasticizer-free and hard transparent films. This results, for example, from R ⁇ MMP CHEMIE LEXIKON, 9th edition, 1995, volume TZ, keyword "plasticizer", pages 5017 to 5019. It is shown here with the aid of Figures 1 and 2 that plasticizers have a spacing and separating function between the chain molecules , so that changes in shape are made possible by molecular shifts and the plastics have increased elastic properties. The chain molecules are loosened by the plasticizers and become more flexible, at the same time, the softness and elongation of the plasticized plastic increase and the tensile strength decreases. One therefore speaks of hinge and shield plasticizers.
  • Such "softened” films may e.g. be suitable for book covers; they are not suitable for packaging films, in particular for folding boxes, because they are expected to have as few boards as possible between the folding edges, but the folding edges in between themselves are as soft as possible and without springback.
  • the core of the disclosure of WO 97/34761 is the wavy design of the embossed edges of the tools. This is intended to make the flexible area of the embossing wider. As far as the folding angle is given, it should be more than 90 degrees because "mountains and valleys" lie opposite each other in the area of the folding groove created.
  • the document deals with “side waves” and “height waves”, but emphasizes several times that the "height waves” are superimposed on the additional “side waves”.
  • FIGS. 5f and 12h now show double embossed edges with two edge beads, between which a concave depression is formed, or edge beads, between which a concave depression is formed.
  • the length of the grooves in the film is increased by the wave formation, and additional material has to be displaced or shifted in the longitudinal and / or transverse direction of the grooves, which leads to enormous increases in the pressing forces leads.
  • Embossing machines for plasticizer-free packaging films are generally not designed for this purpose.
  • the invention is based on the object of specifying a method according to the preamble of claim 1 for producing foldable packaging containers and container parts from plasticizer-free thermoplastic films, and packaging blanks produced thereby according to the preamble of patent claim 16, by means of the simplest way and with high precision and repeatability Packaging blanks can be produced that lay flat at least largely without springback and can be opened or set up again without risk of breakage, and in which the folded edges are free of sharp-edged cross-sectional changes both inside and outside in their longitudinal directions.
  • the problem is solved in a method according to the preamble of claim 1 by the features in the characterizing part of claim 1 and in the packaging blanks produced thereby according to the preamble of claim 16 by the features in the characterizing part of claim 16.
  • the embossed edges of the tools used and the grooves thus produced in the foils are rectilinear over the entire length and free of cross-sectional changes, that is to say free of transverse and / or vertical waves, and run in the shortest possible way, so that when embossing at least no noticeable displacement of volume elements of the film material in the longitudinal direction of the grooves is required.
  • Folds run over un weakened film thicknesses, as is the case with the objects of WO 97/34761 due to the cross waves of the embossing tools. This would make the folding very imprecise and difficult, and the springback when setting up the flat-lying packaging in packaging machines for filling the packaging would be increased. This is not the case with the subject matter of the invention and has been avoided very effectively.
  • grooves are designed with a groove base that has a partially cylindrical curvature with a radius between 0.05 and 2 mm, preferably between 0.1 and 0.5 mm,
  • the embossments in the foils are made up to a penetration depth of 0.2 to 0.9, preferably 0.5 to 0.8, the thickness of the foil,
  • the outer grooves are produced with a greater depth of penetration than the at least one inner groove, and / or if
  • the outer grooves are produced with a smaller penetration depth than the at least one inner groove.
  • the grooves in the films have a depth of 0.2 to 0.9, preferably 0.5 to 0.8, of the film thickness
  • the grooves in the groove base have a partially cylindrical curvature with a radius between 0.05 and 2 mm, preferably between 0.1 and 0.5 mm,
  • the at least one projection between the grooves has a partially cylindrical curvature with a radius between 0.05 and 2 mm, preferably between 0.1 and 0.5 mm,
  • the at least one projection between the grooves is sharp-edged
  • the partially cylindrical curvature of the groove bases and the partially cylindrical curvature of the projections between the grooves are connected to one another by tangential surfaces which enclose an opening angle between 0 and 90 angular degrees, preferably between 20 and 60 angular degrees,
  • the depth of the outer grooves is greater than the depth of the groove (s) between them.
  • the depth of the outer grooves is less than the depth of the groove (s) between them.
  • the tools and the grooves are smooth over their entire length or free of cross-sectional changes,
  • FIG. 1 shows a top view of a flat foil blank for a packaging container from the group of folding boxes
  • FIG. 2 shows a section through a cutout from a film and a tool in the production of a folded edge by embossing
  • FIG. 3 shows the tool according to FIG. 2 in an overhead position and in a perspective view
  • FIG. 4 shows a detail from a film after the production of a folded edge by embossing in a perspective view
  • FIG. 5 shows a section through a tool with the most important parameters for shaping the folding lines
  • FIG. 6 shows a plan view of an intersection of two fold lines, the individual grooves of which merge into one another
  • FIG. 7 shows a plan view of an intersection of two fold lines, the individual grooves of which end at a distance from one another
  • FIG. 8 shows a section through a film according to FIG. 4 with a 90 degree fold and external grooves
  • FIG. 9 shows a section through a film according to FIG. 4 with a 180 degree fold and external grooves
  • FIG. 10 shows a section through a film according to FIG. 4 with a 90 degree fold and internal grooves
  • FIG. 11 shows a section through a film according to FIG. 4 with a 180 degree fold and internal grooves
  • FIG. 12 shows some possible variations of a tool according to FIGS. 2, 3 and 5 in a sectional view
  • FIGS. 13 to 16 further advantageous possible variations of tools according to FIGS. 2, 3 and 5 in sectional representations
  • Figures 17 to 20 each have cross sections through a film in the area of a
  • FIG. 17 shows a folded edge, produced with a tool according to FIG. 13,
  • FIG. 18 shows a folded edge, produced with a tool according to FIG. 14,
  • Figure 19 shows a folded edge, produced with a tool according to Figure 15 and
  • FIG. 20 shows a folded edge, produced with a tool according to FIG. 16.
  • embossed edges used here describes both those in the form of a rounded bead with an outermost surface line and those in the form of a roof with a ridge line.
  • the lines in question always run perpendicular to the plane of the drawing.
  • the "beads” need not be limited by partial cylinder areas; other rounded shapes are also conceivable.
  • the "outermost surface lines” and the ridge lines for each embossed edge are the ones that penetrate the deepest into the film 2 at the specified points.
  • FIG. 1 shows a plan view of a flat sheet blank 1 made of a plasticizer-free thermoplastic film 2 for a packaging container from the group of folding boxes, which is delimited by cut edges 3, which were produced by punching. Within the outline there are several folding edges 4 which run at right angles to one another and which delimit wall elements and insertion flaps from one another. Such folding boxes are known, so that there is no need to go into them further.
  • FIG. 2 shows a section through a section of a film 2 that is absolutely flat before embossing and a tool 5, the details of which are explained in more detail with reference to FIGS. 3 and 5, in the production of a folded edge 4 by embossing.
  • the thickness of the film 2 has the dimension D; the maximum depth of penetration is dimension T, which, depending on the flexibility required, can be between 0.2 and 0.9 of D.
  • the film thickness D can be between 0.1 and 1.2 mm, depending on the size of the packaging and the stiffness required. For the mass of all cases, film thicknesses between 0.2 and 0.6 mm are possible.
  • the dimension T is determined by the depth of penetration of the two outermost surface lines 6a and 7a of line-shaped embossed edges 6 and 7 of the tool 5 which are rounded off in a partially cylindrical manner with the radii R1.
  • a line-shaped cavity 8 into which the material of the film 2 can penetrate more or less depending on the depth of penetration T, which is indicated by the line 11a.
  • Most of the material is displaced.
  • the material on line 11a is preferably not displaced, as a result of which the deformation forces are considerably reduced.
  • the folded edges 4 are complementary to the penetrated part of the tool 5. However, the edges of the material are well rounded by the deformation process, so that no sharp burrs are formed.
  • a frequently used width B of such a tool 5 is 1.5 mm.
  • the dimension X for the distance between the two surface lines 6a and 7a can be selected between 0.6 and 1.2 mm and is preferably approximately 0.8 to 1.0 mm.
  • FIG. 3 shows details of a section of the tool 5 according to FIG. 2 in an overhead position and in a perspective view. The cross-section and straightness are retained over the entire length of the tool.
  • FIG. 4 shows a detail from the film 2 after the production of one of the folded edges 4 by embossing by means of the tool 5 in a perspective view. Two parallel line-shaped grooves 9 and 10 were produced, between which a line-shaped projection 11, which has the shape of a bead, has remained. This profiling enables folds according to FIGS. 8/9 or 10/11.
  • FIG. 5 shows a section through the lower part of a tool 5 with the most important parameters for the shaping of the folded edges 4.
  • the width B of the tool 5 is usually approximately 1.5 mm, but can be downward depending on the requirements for the flexibility of the folded edges 4 or changed above.
  • the embossed edges 6 and 7 are rounded partially cylindrical in their lower regions and have the radii R1, which are chosen between 0.05 and 2 mm, depending on whether the width B permits this. In preferred exemplary embodiments with a width B of 1.5 mm, this radius R1 was between 0.2 and 0.3 mm.
  • the cavity 8 lying between the embossed edges 6 and 7 ends at the top, i.e.
  • a partially cylindrical surface 8a with the radius R2 which can be chosen between 0.05 and 2 mm, depending on whether the width B allows this.
  • this radius R2 was between 0.1 and 0.2 mm, but it can also be made zero, which is explained in more detail with reference to FIG.
  • the height H is the distance between two mutually parallel planes E1 and E2, which also run parallel to a plane E3 in which the surface lines 6a and 7a of the embossed edges 6 and 7 lying at the lowest points run.
  • the height H is, for example, 0.16 mm, but can also be chosen larger or smaller depending on the thickness D of the film 2, for example between about 0.05 and 0.5 mm.
  • the center lines of curvature of the radii R1 and R2 also lie in the planes E1 and E2.
  • the whole arrangement is mirror-symmetrical to a plane E4, which runs perpendicular to the planes E1, E2 and E3.
  • tangential flat surfaces 12 are formed between the inner ends of the partially cylindrical surfaces 6b and 7b of the embossed edges 6 and 7 and the partially cylindrical surface 8a of the base of the cavity 8, the opening angle " ⁇ " of which can be between 0 and 60 degrees (see also the Figure 12). In the embodiment shown, the angle " ⁇ " is 44 degrees.
  • the outer ends of the partially cylindrical surfaces 6b and 7b of the embossed edges 6 and 7 merge along the lines 13 and 14 into the parallel side surfaces 15 and 16 of the tool 5.
  • two further tangential flat surfaces 17 are formed on the partially cylindrical surfaces 6b and 7b of the embossed edges 6 and 7, which are at an angle ⁇ to the side surfaces 15 and 16, which can be between 0 and 30 degrees and are preferably chosen to be about 14 degrees becomes.
  • the distances a and b are formed in the horizontal, which add up to the measure of the width B.
  • the tool geometry - within the scope of the penetration depth T in FIG. 2 - also at least essentially determines the geometry of the folded edge (s) 4 due to the embossing process.
  • FIG. 6 shows a plan view of a crossing point K1 of two folded edges 4, the individual grooves of which merge into one another
  • FIG. 7 shows a plan view of a crossing point K2 of two folded edges 4, the individual grooves of which end at a distance from one another.
  • the individual tools 5 also end there, the ends of which are chamfered if necessary at angles of 45 degrees in order to form corresponding miter joints 18.
  • FIG. 8 shows a section through a film 2 according to FIG. 4 with a 90-degree fold and external grooves 9 and 10. This position is achieved when, for example, a folding box is in an upright state for inserting packaging goods.
  • FIG. 9 shows a section through a film 2 according to FIG. 4 with a 180-degree fold and external grooves 9 and 10. This position is achieved when, for example, a folding box is in a flat state for transporting the empty folding boxes.
  • the outer layer of grooves 9 and 10 and protrusion 11 is preferred.
  • FIG. 10 shows a section through a film 2 according to FIG. 4 with an inverted 90-degree fold and thus grooves 9 and 10 lying inside
  • FIG. 11 shows a section through a film according to FIG. 4 with an analog 180-degree fold and internal grooves 9 and 10 shows.
  • FIGS. 8/9 shows the enormous flexibility of an embossing produced according to the invention.
  • FIG. 12 shows two possible variations of a tool 5 according to FIGS. 2, 3 and 5 in a sectional illustration.
  • the cavity 8 can either converge towards its bottom at an acute angle in the manner of a pointed roof (dash-dotted lines 8b) or be cuboid, possibly with corners rounded at the bottom (dashed lines 8c). In between there is a considerable number of possible variations.
  • FIGS. 13 to 16 show further advantageous possible variations of tools according to FIGS. 2, 3 and 5 in sectional representations:
  • the tool 5 according to FIG. 15 there are also three line-shaped embossing edges, namely two outer bead-shaped embossing edges 6 and 7, and a symmetrical intermediate embossing edge 21 which is delimited by two partial cylindrical surfaces 21a and 21b, between which a bead-shaped rib 21c is arranged with a linear outer surface line.
  • the surface lines 6a and 7a lie in a horizontal right plane E6, which is set back by a distance c from the already described plane E3.
  • the staggering in depth determines the different depth of penetration into the film 2, which is not shown here. With more than two embossed edges, this also favors the exact position of the later folding, i.e. edge of the box. With regard to the "softness" of the folded edge, however, the somewhat recessed embossed edges 6 and 7 are extremely helpful.
  • the tool 5 according to FIG. 16 there are in turn two bead-shaped embossed edges 6 and 7 with partial cylindrical surfaces 6b and 7b and with outermost surface lines 6a and 7a.
  • the radii R4 overlap - like indicated by the dashed continuations of the arcs - in such a way that dimension M that a cavity 8 is formed between the surface lines 6a and 7a, which has the function described above.
  • the radii R4 and the dimension M can be varied according to the intended use.
  • Such a tool 5 can also be composed of two part tools 5a and 5b along the parting line F, which facilitates production.
  • the flexibility of the folded edges 4 in the film 2 can be specifically influenced by the number of embossed edges or the cavities lying between them.
  • a deep groove 31 with two acute-angled roof surfaces 31a lies between two grooves 9 and 10 with partial cylindrical surfaces 9a and 10a.
  • a groove 31b with a partial cylinder surface and a recessed groove 31d there is a groove 31b with a partial cylinder surface and a recessed groove 31d. So the depth is greatest in the middle.
  • Figure 19 there are three grooves 9c, 10c and 31c with partial cylindrical surfaces, of which the two outer grooves 9c and 10c have a smaller radius in their base than the middle groove 31c, which is additionally deepened by a fine groove 31d. The depth is also greatest here in the middle.

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Abstract

Faltbare Verpackungsbehälter und Behälterteile aus weichmacherfreien thermoplastischen Folien (2), insbesondere aus der Gruppe Polyethylen (PE), Polyethylenterephthalat (PET), polypropylen (PP) und Polyvinylchlorid (PVC) und deren Misch- und Verbundwerkstoffen, werden durch Einprägen von Faltkanten (4) mittels Werkzeugen (5) hergestellt, die über ihre gesamte Länge linear, glatt und frei von Querschnittsänderungen sind. Um dabei auf einfachste Weise und mit hoher Präzision und Wiederholbarkeit Verpackungszuschnitte herstellen zu können, die sich rückfederungsfrei flachlegen und ohne Bruchgefahr wieder öffnen bzw. Aufstellen lassen und bei denen die Faltkanten (4) in ihren Längsrichtungen sowohl innen als auch aussen frei von scharfkantigen Querschnittsveränderungen sind, werden die Faltkanten (4) durch Werkzeuge (5) mit mindestens zwei parallelen Prägekanten (6, 7) mit jeweils einem dazwischen liegenden,. Linienförmigen Hohlraum (8) erzeugt. Durch diese Werkzeuge (5) werden an jeder Faltkante (4) parallele Rillen (9, 10) mit je einem Rillengrund gebildet. Dabei weisen die tiefsten Linien der Rillen (9, 10) einen Abstand (x) zwischen 0,2 und 5 mm auf. Zwischen jeweils zwei Rillen (9, 10) wird mindestens ein linienförmiger Vorsprung (11) aus Folienmaterial gebildet, wodurch die Rillen (9, 10) eine Faltung der Folie (2) um bis zu 180 Winkelgrade ermöglichen. Die Eindrigtiefe (T) der Prägekanten (6, 7) wird zwischen 0,2 und 0,9 der Dicke (D) der Folie (2) gewählt. Die Erfindung betrifft auch die dadurch hergestellten Verpackungszuschnitte.

Description

Verfahren zum Herstellen von faltbaren
Verpackungsbehältern und Behälterteilen aus thermoplastischen Folien sowie dadurch hergestellte Verpackungszuschnitte.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zum Herstellen von faltbaren Verpackungsbehältern und Behälterteilen aus thermoplastischen Folien sowie dadurch hergestellte Verpackungszuschnitte nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 16.
Es geht dabei um das Herstellen von faltbaren Verpackungsbehaltern und Behälterteilen aus weichmacherfreien thermoplastischen Folien, insbesondere aus der Gruppe Polyethylen (PE), Polyethylenterephthalat (PET), Polypropylen (PP) und Polyvinylchlorid (PVC) und deren Misch- und Verbundwerkstoffen, durch Einprägen von Faltkanten mittels linienför- miger Werkzeuge und um das durch das Verfahren und die Werkzeuge hergestellte Produkt, den Verpackungszuschnitt.
Bei den Verpackungsbehältern, Behälterteilen und Verpackungszuschnitten handelt es sich vorzugsweise, aber nicht ausschließlich, um Faltschachteln, Deckel und auch um sogenannte "Fenster" für andere Verpackungsarten wie beispielsweise solche aus Karton. Sofern hierfür transparente Folien verwendet werden, ermöglichen diese dem Kaufinter- essenten eine ungehinderte Betrachtung des Inhalts, der zusammen mit der Verpackung sehr dekorativ gestaltet werden kann, beispielsweise durch teilweises Bedrucken. Die Folien selbst können aber auch ein- oder beidseitig mattiert und/oder in der Masse gefärbt sein.
An derartige Verpackungsbehälter oder deren Teile, die vom Hersteller wegen der Reduzierung des Transportvolumens in der Regel flach liegend und stapelweise angeliefert werden, werden im Verpackungsbetrieb, der mit vollautomatischen Verpackungsmaschinen ausgestattet ist, hohe Anforderungen gestellt. So müssen z.B. die flach liegenden Faltschachteln einzeln und nacheinander von einem Stapel aufgenommen, in die Maschine eingelegt und in dieser präzise aufgerichtet werden, so daß ein Hohlraum mit einem beispielsweise prismatischen Querschnitt gebildet wird. Die betreffende Ware wird nun in die aufgerichtete Faltschachtel eingeschoben, worauf diese an beiden Enden durch Klappen oder Laschen automatisch verschlossen wird. Grundvoraussetzung hierfür ist, daß der Folienwerkstoff an den Faltkanten leicht verformbar ist, ohne daß die zwischen den Faltkanten liegenden Folienfelder verformt würden, und daß die Faltkanten keine merklichen Rückstellkräfte erzeugen. Außerdem sollen durch den Faltvorgang keine scharfen Kanten, Zacken, Grate oder dergleichen gebildet werden. Beim Herstellvorgang der Folienzuschnitte ist weiterhin zu beachten, daß die Verformung der Folien in den Bereichen der Faltkanten nicht zu einem Welligwerden der zwischen den Faltkanten befindlichen Folienfeldern führt, ein Vorgang, der durch eine gewisse Werkstoffverdrängung zumindest gefördert wird.
Durch die US 4 064 206 ist ein thermisches Verfahren für die Herstellung von Faltkanten mit jeweils einer einzigen Rille bekannt, bei dem die Faltkanten-Lineale, die Elektrodenfunktion haben, gegen die Folie, gegen eine Isolierstoff platte und gegen eine Gegenelektrode gepreßt werden. An die Faltkanten-Lineale und an die Gegenelektrode wird Hochfrequenz angelegt, wodurch der Folienwerkstoff in der Mitte und unter den Faltkanten- Linealen partiell aufgeschmolzen und unter dem Prägedruck seitlich verdrängt wird. Durch die Verdrängung bilden sich sogenannte Randwülste aus, die die Faltkanten auf beiden Seiten begleiten. Derartige Vorrich- tungen verursachen wegen des Einsatzes von Hochfrequenz hohe Investitions- und Betriebskosten, und außerdem erweist sich die Verfahrensführung als schwierig, da nämlich die Temperatur der Faltkanten- Lineale trotz des Vorhandenseins einer geregelten Kühlung nur schwer beherrschbar ist und die Vorrichtung trotz des Vorhandenseins einer Isolierplatte gelegentlich zu Spannungsüberschlägen neigt, so daß der Produktionsprozeß unterbrochen werden muß. Das betreffende Verfahren und die Vorrichtung wurden auch vornehmlich für die Verarbeitung von PVC-Folien entwickelt, die heute aus Gründen des Umweltschutzes an Bedeutung verloren haben.
Durch die JP 4-9345 U sind ein Folienzuschnitt und ein hierfür vorgesehenes Prägewerkzeug, ein sogenanntes Biege-Lineal, bekannt, bei dem sich an der einzigen Prägekante Zonen größerer und geringerer Eindringtiefe abwechseln. Diese Zonen sind durch Flächen miteinander verbunden, die exakt senkrecht zur Längsrichtung der Faltkante ausgerichtet sind. Diese Raumform führt beim Faltvorgang sowohl auf der Innenseite als auch auf der Außenseite der Faltkanten zu scharfkantigen Oberflächen-Unregelmäßigkeiten, die eine Beschädigung des Inhalts der Verpackung begünstigen, aber auch empfindliche Stoffe beschädigen können, wenn diese mit der Außenseite der Verpackung in Berührung kommen. Besonders empfindlich sind hierbei feine Seidenstoffe, wie sie für Halstücher, Schals und Krawatten verwendet werden. Bei der Berührung mit einer derartigen Verpackung können aus dem Seidenstoff Fäden gezogen werden. Hierbei ist zu beachten, daß ein Teil derartiger Verpackungen als Geschenkpackungen für die genannten Produkte in Frage kommt.
Außerdem wurde bei derartigen Faltkanten eine gewisse Bruchgefahr beobachtet. Die Ursache dafür liegt darin, daß die einer Faltkante benachbarten Folienfelder ja nicht nur um 90 Grad zueinander gebogen werden müssen, sondern zum Zwecke eines Versands teilweise auch um 180 Grad, so daß Folienfelder flach aufeinander liegen. Beim Aufrichten derartiger flach liegender Faltschachteln muß dann diese Biegung von 180 Grad in eine Biegung von 90 Grad zurückgeführt werden, d.h. der Folienwerkstoff wird an einem Teil der Faltkanten durch Hin- und Herbiegen in beiden Richtungen verformt. Als Ursache für den rauhen Verlauf der Faltkanten und für die Bruchneigung können Spannungsspitzen vermutet werden, die an den scharfkantigen Übergängen innerhalb der Faltkanten entstehen.
Das Präge- und Biegeverhalten von Karton einerseits und weichmacherfreien transparenten Folien aus Kunststoffen andererseits ist grundsätzlich verschieden, was sich aus den Materialstrukturen erklärt: Karton ist, wie Papier und Pappe auch, eine Fasermasse, die durch Bindemittel, sog. Leime, mehr oder weniger fest zusammengehalten wird. Die Bindung kann durch mechanische Verformung teilweise und irreversibel aufgehoben und auch zerstört werden, wobei sich einzelnen Fasern gegeneinander verschieben. Karton enthält üblicherweise in erheblichem Maße Lufteinschlüsse, ist also unter Auspressen der Luft kompressibel, so daß Kartonmaterial nicht um eindringende Prägewerkzeuge "herumfließen" muß. Nach der Verformung hat Karton nur geringe Rückstell- oder Rückfederungseigenschaften. Dies gilt auch für Laminate aus einzelnen Lagen von Faserstoffen und wird durch die Literatur bestätigt, beispielsweise auch durch die nachstehend abgehandelte US 3 526 566 A.
Weichmacherfreie transparente Folien aus Kunststoffen sind hart und spröde, frei von Lufteinschlüssen und daher inkompressibel; ihre Makromoleküle lassen sich unterhalb der Erweichungstemperatur nicht wesentlich gegeneinander verschieben. Solche Folien setzen Verformungskräften einen außerordentlich hohen Widerstand entgegen, weil der Folienwerkstoff mindestens teilweise um eindringende Prägewerkzeuge "herumfließen" muß. Auch nach der Verformung haben solche Folien ohne besondere Maßnahmen hohe Rückstell- oder Rückfederungseigenschaften, was insbesondere bei der Faltschachtelherstellung und der automatischen Füllung solcher Faltschachteln erhebliche Probleme verursacht. Diese Probleme konnten in der Vergangenheit nur ganz allmählich aber bisher nicht vollständig gelöst werden.
In der Praxis des Verpackungswesens sind daher getrennte Industriezweige entstanden, nämlich einerseits die Kartonnagenindustrie und andererseits die Kunststoff-Verpackungsindustrie. Durch die US 3 526 566 A ist es bekannt, die Faltung von Karton und Pappe dadurch zu erleichtern und zu lokalisieren, daß man den Werkstoff mittels zweier oder mehrerer paralleler Prägelineale auf einer ebenen Unterlage mit Rillungen bzw. Falzlinien versieht und dadurch die Fasern entweder zerschneidet oder schwächt und den Faserverbund aufhebt, insbesondere zwischen den Falzlinien. Als Maßbereich für den Abstand der Prägelineale wird das 2- bis 4-Fache der Materialdicke angegeben. Bei 90-Grad-Faltungen, wie sie bei Faltschachteln erforderlich sind, entstehen dadurch bei jeweils zwei Falzlinien achteckige Querschnitte.
Die US 3 735 674 A offenbart ein ganz ähnliches Verfahren für Pappe und Karton. Der Abstand zweier Prägekanten beträgt gleichfalls ersichtlich das Mehrfache der Materialstärke von Pappe und Karton.
Bei sachverständiger Würdigung der US 3 526 566 A und der US 3 735 674 A bestand mithin kein Anlaß, diese Falztechnologie auf das Sachgebiet der weichmacherfreien Kunststoffverpackungen zu übertragen, weil der Fachmann schon wegen der unterschiedlichen Materialstrukturen keine Analogien vermuten oder gar erkennen konnte.
In der WO 97/34761 , die sich nahezu ausschließlich mit der Ausbildung der Werkzeuge befaßt, werden nun als Werkstoffe für die Verpackungsindustrie Pappe, Karton und Kunststoff-Folien nebeneinander gestellt, ohne allerdings Angaben über die Beschaffenheit der Kunststoff-Folien zu machen. Weichmacherhaltige (also "weiche") und eingefärbte (pigmentierte) Kunststoff-Folien haben nun aber ein ganz anderes Präge- und Biegeverhalten als weichmacherfreie und harte transparente Folien. Dies ergibt sich beispielsweise aus dem RÖMMP CHEMIE LEXIKON, 9. Auflage, 1995, Band T-Z, Stichwort "Weichmacher", Seiten 5017 bis 5019. Dort ist anhand der Abbildungen 1 und 2 dargestellt, daß Weichmacher eine Abstands- und Trennfunktion zwischen den Kettenmolekülen haben, so daß Formänderungen durch Molekülverschiebungen ermöglicht werden und die Kunststoffe erhöhte elastische Eigenschaften besitzen. Die Kettenmoleküle werden durch die Weichmacher aufgelockert und beweglicher, gleichzeitig nehmen Weichheit und Dehnung des weichgemachten Kunststoffs zu, und die Zugfestigkeit vermindert sich. Man spricht daher von Scharnier- und Abschirmweichmachern.
Solche "weichgemachten" Folien mögen zwar z.B. für Bucheinbände geeignet sein; für Verpackungsfolien, insbesondere für Faltschachteln, eignen sie sich nicht, weil von diesen erwartet wird, daß die Wandflächen zwischen den Faltkanten möglichst "bretthar sind, die dazwischen liegenden Faltkanten selbst aber möglichst weich und rückfederungsfrei.
Dabei ist auch die Forderung zu erfüllen, daß zwei im Winkel von 90 Grad zueinander stehende Wandflächen trotz der Faltkante eine möglichst große Stabilität gegen Einbeulen aufweisen, eine Forderung, die durch weichmacherhaltige Folien nicht zu erfüllen ist. Mit der Überwindung dieser Gegensätze befaßt sich nun die Erfindung, für die die WO 97/34761 keine Anregungen gibt.
Kern der Offenbarung der WO 97/34761 ist die wellenförmige Ausbildung der Prägekanten der Werkzeuge. Dadurch soll der flexible Bereich der Prägung breiter gemacht werden. Soweit der Faltwinkel angegeben ist, soll dieser mehr als 90 Grad betragen, weil sich im Bereich der erzeugten Faltrille "Berge und Täler" gegenüberliegen. Die Schrift befaßt sich mit "Seitenwellungen" und "Höhenwellungen", betont aber mehrfach, daß die "Höhenwellungen" den zusätzlichen "Seitenwellungen" überlagert sind.
Nun zeigen die Figuren 5f und 12h Doppel-Prägekanten mit zwei Randwülsten, zwischen denen eine konkave Vertiefung gebildet ist, bzw. Randwülste, zwischen denen eine konkave Vertiefung gebildet ist. Unabhängig davon, wie nun der Wellenverlauf der Werkzeuge ist, wird durch die Wellenbildung die Länge der Rillen in der Folie vergrößert, und es muß zusätzlicher Werkstoff in Längs- und/oder Querrichtung der Rillen verdrängt bzw. verschoben werden, was zu enormen Erhöhungen der Preßkräfte führt. Hierfür sind Prägemaschinen für weichmacherfreie Verpak- kungsfolien in der Regel auch nicht annähernd ausgelegt. Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zum Herstellen von faltbaren Verpackungsbehältern und Behälterteilen aus weichmacherfreien thermoplastischen Folien sowie dadurch hergestellte Verpackungszuschnitte nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 16 anzugeben, durch die auf einfachste Weise und mit hoher Präzision und Wiederholbarkeit Verpak- kungszuschnitte hergestellt werden können, die sich zumindest weitgehend rückfederungsfrei flach legen und und ohne Bruchgefahr wieder öffnen bzw. aufstellen lassen, und bei denen die Faltkanten in ihren Längsrichtungen sowohl innen als auch außen frei von scharfkantigen Querschnittsveränderungen sind.
Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 und bei den dadurch hergestellten Verpackungszuschnitten nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 16 durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruchs 16.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist es auf einfachste Weise und mit hoher Präzision und Wiederholbarkeit möglich, Verpackungszuschnitte aus weichmacherfreien Folien herzustellen, die sich zumindest weitgehend rückfederungsfrei flach legen und und ohne Bruchgefahr wieder öffnen bzw. aufstellen lassen, und bei denen die Faltkanten in ihren Längsrichtungen sowohl innen als auch außen frei von scharfkantigen Querschnittsveränderungen sind. Dabei sind die Folienfelder zwischen den Faltkanten "bretthart", was die Steifigkeit der Verpackung und den Schutz des Inhalts erheblich verbessert.
Von besonderer Bedeutung ist dabei, daß die Prägekanten der verwendeten Werkzeuge und die dadurch hergestellten Rillen in den Folien über die gesamte Länge geradlinig und frei von Querschnittsänderungen, also frei von Quer- und/ oder Höhenwellen sind und auf dem kürzest möglichen Wege verlaufen, so daß beim Prägen zumindest keine merkliche Verschiebung von Volumenselementen des Folienwerkstoffs in Längsrichtung der Rillen erforderlich ist. Insbesondere soll auch vermieden werden, daß Faltungen über ungeschwächte Foliendicken verlaufen, wie dies bei den Gegenständen der WO 97/34761 aufgrund der Querwellen der Prägewerkzeuge der Fall ist. Dadurch würde nämlich die Faltung sehr ungenau und erschwert, und die Rückfederung beim Aufstellen der flachliegenden Verpackungen in Verpackungsmaschinen zum Füllen der Verpackungen würde erhöht. Dies ist beim Erfindungsgegenstand nicht der Fall und wurde sehr wirksame vermieden.
Weitere Vorteile und vorteilhafte weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus der Detailbeschreibung.
Es ist dabei im Zuge weiterer Ausgestaltungen des Verfahrens besonders vorteilhaft, wenn - entweder einzeln oder in Kombination - :
* die Prägungen in den Folien bis zu einer Eindringtiefel von 0,5 bis 0,8 der Dicke der Folie vorgenommen wird,
* die tiefsten Linien der Rillen mit einem Abstand zwischen 0,4 und 2 mm erzeugt werden,
* mindestens ein Teil der Rillen mit einem spitzwinkligen Rillengrund ausgeführt wird,
* mindesten ein Teil der Rillen mit einem Rillengrund ausgeführt wird, der eine teilzylindrische Krümmung mit einem Radius zwischen 0,05 und 2 mm, vorzugsweise zwischen 0,1 und 0,5 mm besitzt,
* die Prägungen in den Folien bis zu einer Eindringtiefe von 0,2 bis 0,9, vorzugsweise von 0,5 bis 0,8, der Dicke der Folie vorgenommen werden,
* ein Werkzeug mit zwei Prägekanten verwendet wird, mit denen zwischen zwei Rillen mit teilzylindrischen Rillengrund ein Vorsprung erzeugt wird, * die Rillen mit gleicher Eindringtiefe erzeugt werden,
* die Rillen mit unterschiedlicher Eindringtiefe erzeugt werden,
* bei mehr als zwei Rillen die äußeren Rillen mit größerer Eindringtiefe erzeugt werden als die mindestens eine innere Rille, und/oder wenn
* bei mehr als zwei Rillen die äußeren Rillen mit geringerer Eindringtiefe erzeugt werden als die mindestens eine innere Rille.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen zum Verfahren.
Es ist im Zuge weiterer Ausgestaltungen des Verpackungszuschnitts besonders vorteilhaft, wenn - entweder einzeln oder in Kombination - :
* die Rillen in den Folien eine Tiefe von 0,2 bis 0.9, vorzugsweise von 0,5 bis 0,8, der Foliendicke aufweisen,
* mindestens ein Teil der Rillen im Rillengrund eine teilzylindrische Krümmung mit einem Radius zwischen 0,05 und 2 mm, vorzugsweise zwischen 0,1 und 0,5 mm, aufweist,
* die tiefsten Linien der Rillen einen Abstand zwischen 0,4 und 2 mm aufweisen,
* mindestens ein Teil der Rillen im Rillengrund spitzwinklig ist,
* der mindestens eine Vorsprung zwischen den Rillen eine teilzylindrische Krümmung mit einem Radius zwischen 0,05 und 2 mm, vorzugsweise zwischen 0,1 und 0,5 mm, aufweist,
* der mindestens eine Vorsprung zwischen den Rillen scharfkantig ausgebildet ist, * die teilzylindrische Krümmung der Rillengründe und die teilzylindrische Krümmung der Vorsprünge zwischen den Rillen durch tangen- tiale Flächen miteinander verbunden sind, die einen Öffnungswinkel zwischen 0 und 90 Winkelgrad, vorzugsweise zwischen 20 und 60 Winkelgrad, zwischen sich einschließen,
* die Faltkante zwei Rillen mit teilzylindrischen Rillengründen besitzt,
* die Tiefe der Rillen gleich groß ist,
* die Rillen unterschiedlich tief in die Folie eingeprägt sind und/oder
* bei mehr als zwei Rillen die Tiefe der äußeren Rillen größer ist als die Tiefe der jeweils dazwischen liegenden Rille(n).
* bei mehr als zwei Rillen die Tiefe der äußeren Rillen geringer ist als die Tiefe der jeweils dazwischen liegenden Rille(n).
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verpackungszuschnitts ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen zum Verpackungszuschnitt.
Die Werkzeuge und die Rillen sind über ihre gesamte Länge glatt bzw. frei von Querschnittsänderungen,
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 20 näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine Draufsicht auf einen flachliegenden Folienzuschnitt für einen Verpackungsbehälter aus der Gruppe Faltschachteln,
Figur 2 einen Schnitt durch einen Ausschnitt aus einer Folie und ein Werkzeug bei der Herstellung einer Faltkante durch Prägen, Figur 3 das Werkzeug nach Figur 2 in über-Kopf-Lage und in perspektivischer Darstellung,
Figur 4 einen Ausschnitt aus einer Folie nach der Herstellung einer Faltkante durch Prägen in perspektivischer Darstellung,
Figur 5 einen Schnitt durch ein Werkzeug mit den wesentlichsten Parametern für die Formgebung der Faltlinien,
Figur 6 eine Draufsicht auf einen Kreuzungspunkt zweier Faltlinien, deren einzelne Rillen ineinander übergehen,
Figur 7 eine Draufsicht auf einen Kreuzungspunkt zweier Faltlinien, deren einzelne Rillen im Abstand voneinander enden,
Figur 8 einen Schnitt durch eine Folie nach Figur 4 mit einer 90-Grad- Faltung und außen liegenden Rillen,
Figur 9 einen Schnitt durch eine Folie nach Figur 4 mit einer 180-Grad- Faltung und außen liegenden Rillen,
Figur 10 einen Schnitt durch eine Folie nach Figur 4 mit einer 90-Grad- Faltung und innen liegenden Rillen,
Figur 11 einen Schnitt durch eine Folie nach Figur 4 mit einer 180-Grad- Faltung und innen liegenden Rillen,
Figur 12 einige Variationsmöglichkeiten eines Werkzeugs nach den Figuren 2, 3 und 5 in einer Schnittdarstellung,
Figuren 13 bis 16 weitere vorteilhafte Variationsmöglichkeiten von Werkzeugen nach den Figuren 2, 3 und 5 in Schnittdarstellungen, Figuren 17 bis 20 jeweils Querschnitte durch eine Folie im Bereich einer
Faltkante, und zwar:
Figur 17 eine Faltkante, hergestellt mit einem Werkzeug nach Figur 13,
Figur 18 eine Faltkante, hergestellt mit einem Werkzeug nach Figur 14,
Figur 19 eine Faltkante, hergestellt mit einem Werkzeug nach Figur 15 und
Figur 20 eine Faltkante, hergestellt mit einem Werkzeug nach Figur 16.
Der hier gebrauchte Ausdruck "Prägekanten" beschreibt sowohl solche in Form eines abgerundeten Wulstes mit einer äußersten Mantellinie als auch solche in Form eines Daches mit einer Firstlinie. Die besagten Linien verlaufen stets senkrecht zur Zeichenebene. Auch müssen die "Wülste" nicht von Teilzylinderflächen begrenzt sein; es sind auch andere abgerundete Formen denkbar. Die "äußersten Mantellinien" und die Firstlinien sind bei jeder Prägekante diejenigen, die an den vorgegebenen Stellen am tiefsten in die Folie 2 eindringen.
In Figur 1 ist eine Draufsicht auf einen flachliegenden Folienzuschnitt 1 aus einer weichmacherfreien thermoplastischen Folie 2 für einen Verpackungsbehälter aus der Gruppe Faltschachteln dargestellt, der durch Schnittkanten 3 begrenzt ist, die durch Stanzen hergestellt wurden. Innerhalb der Umrißlinien befinden sich mehrere, rechtwinklig zueinanander verlaufende Faltkanten 4, die Wandelemente und Einstecklaschen voneinander abgrenzen. Derartige Faltschachteln sind bekannt, so daß sich ein weiteres Eingehen hierauf erübrigt.
Jede der Faltkanten 4 ist erfindungsgemäß ausgebildet und besteht aus mindestens zwei Rillen, was jedoch mit dem unbewaffneten Auge kaum, mittels einer Lupe oder eines Mikroskops aber deutlich zu erkennen ist. Daher sind die Faltkanten 4 in der Figur 1 nur durch jeweils eine einzige Linie angedeutet. Die Figur 2 zeigt einen Schnitt durch einen Ausschnitt aus einer vor dem Prägen absolut ebenen Folie 2 und ein Werkzeug 5, dessen Einzelheiten anhand der Figuren 3 und 5 noch näher erläutert werden, bei der Herstellung einer Faltkante 4 durch Prägen. Die Dicke der Folie 2 hat das Maß D; die maximale Eindringtiefe hat das Maß T, das je nach der geforderten Flexibilität zwischen 0,2 und 0,9 von D liegen kann. Die Foliendicke D kann je nach der Größe der Verpackung und der geforderten Steifigkeit zwischen 0,1 und 1 ,2 mm liegen. Für die Masse aller Fälle kommen Foliendicken zwischen 0,2 und 0,6 mm in Frage.
Das Maß T wird durch die Eindringtiefe der beiden äußersten Mantellinien 6a und 7a von teilzylindrisch mit den Radien R1 abgerundeten linienför- migen Prägekanten 6 und 7 des Werkzeugs 5 bestimmt. Zwischen den Prägekanten 6 und 7 befindet sich ein linienförmiger Hohlraum 8, in den der Werkstoff der Folie 2 je nach der Eindringtiefe T mehr oder weniger tief eindringen kann, was durch die Linie 11a angedeutet ist. Der größte Teil des Werkstoffs wird verdrängt. Vorzugweise wird der Werkstoff an der Linie 11a nicht verdrängt, wodurch die Verformungskräfte erheblich verringert werden. Es ist zu erkennen, daß die Faltkanten 4 komplementär zu dem eingedrungenen Teil des Werkzeugs 5 ausgebildet sind. Die Kanten sind jedoch durch den Verformungsvorgang des Werkstoffs gut abgerundet, so daß keine scharfen Grate gebildet werden. Beim Prägen liegt die Folie 2 auf einer ebenen, hier nicht gezeigten Unterlage.
Eine häufig verwendete Breite B eines solchen Werkzeugs 5 beträgt 1 ,5 mm. Das Maß X für den Abstand der beiden Mantellinien 6a und 7a kann hierbei zwischen 0,6 und 1 ,2 mm gewählt werden und beträgt vorzugsweise etwa 0,8 bis 1 ,0 mm.
Figur 3 zeigt Einzelheiten eines Ausschnitts des Werkzeugs 5 nach Figur 2 in über-Kopf-Lage und in perspektivischer Darstellung. Der Querschnitt und die Geradlinigkeit bleiben über die gesamte Länge des Werkzeug erhalten. Figur 4 zeigt einen Ausschnitt aus der Folie 2 nach der Herstellung einer der Faltkanten 4 durch Prägen mittels des Werkzeugs 5 in perspektivischer Darstellung. Es wurden zwei parallele linienförmige Rillen 9 und 10 erzeugt, zwischen denen ein linienförmiger Vorsprung 11 stehen geblieben ist, der die Form eines Wulstes hat. Diese Profilierung ermöglicht Faltungen nach den Figuren 8/9 oder 10/11.
Figur 5 zeigt einen Schnitt durch den unteren Teil eines Werkzeugs 5 mit den wesentlichsten Parametern für die Formgebung der Faltkanten 4. Die Breite B des Werkzeugs 5 beträgt üblicherweise etwa 1 ,5 mm, kann jedoch je nach den Erfordernissen der Flexibilität der Faltkanten 4 nach unten oder oben verändert werden. Die Prägekanten 6 und 7 sind in ihren unteren Bereichen teilzylindrisch abgerundet und weisen die Radien R1 auf, die zwischen 0,05 und 2 mm gewählt werden, je nach dem ob die Breite B dies zuläßt. Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen mit einer Breite B von 1 ,5 mm betrug dieser Radius R1 zwischen 0,2 und 0,3 mm. Der zwischen den Prägekanten 6 und 7 liegenden Hohlraum 8 endet nach oben hin, d.h. in seinem Grund, in einer teilzylindrischen Fläche 8a mit dem Radius R2, der zwischen 0,05 und 2 mm gewählt werden kann, je nachdem, ob die Breite B dies zuläßt. Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen mit einer Breite B von 1 ,5 mm betrug dieser Radius R2 zwischen 0,1 und 0,2 mm, er kann jedoch auch zu Null gemacht werden, was anhand der Figur 12 noch näher erläutert wird.
Die Höhe H ist der Abstand zweier untereinander paralleler Ebenen E1 und E2, die auch parallel zu einer Ebene E3 verlaufen, in der die an den tiefsten Stellen liegenden Mantellinien 6a und 7a der Prägekanten 6 und 7 verlaufen. Die Höhe H beträgt beispielhaft 0,16 mm, kann jedoch je nach der Dicke D der Folie 2 auch größer oder kleiner gewählt werden, beispielhaft zwischen etwa 0,05 und 0,5 mm. In den Ebenen E1 und E2 liegen auch die Krümmungs-Mittellinien der Radien R1 und R2. Die ganze Anordnung ist spiegelsymmetrisch zu einer Ebene E4 ausgebildet, die senkrecht zu den Ebenen E1 , E2 und E3 verläuft. Dadurch werden zwischen den inneren Enden der teilzylindrischen Flächen 6b und 7b der Prägekanten 6 und 7 und der teilzylindrischen Fläche 8a des Grundes des Hohlraums 8 tangentiale ebene Flächen 12 gebildet, deren Öffnungswinkel "ß" zwischen 0 und 60 Grad betragen kann (siehe hierzu auch die Figur 12). Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel "ß" 44 Grad. Die außen liegenden Enden der teilzylindrischen Flächen 6b und 7b der Prägekanten 6 und 7 gehen entlang der Linien 13 und 14 in die parallelen Seitenflächen 15 und 16 des Werkzeugs 5 über. Dadurch werden zwei weitere tangentiale ebene Flächen 17 an die teilzylindrischen Flächen 6b und 7b der Prägekanten 6 und 7 gebildet, die zu den Seitenflächen 15 und 16 unter einem Winkel σ stehen, der zwischen 0 und 30 Grad betragen kann und vorzugsweise zu etwa 14 Grad gewählt wird.
Durch die Wahl und Lage der Krümmungsmittellinien der Radien R1 und R2, werden in der Horizontalen die Abstände a und b gebildet, die sich zum Maß der Breite B addieren. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel betragen die Maße a = 0,28 mm und die Maße b = 0,47 mm. Die Eindringtiefe in die Folie 2 ist durch die Ebene E5 angedeutet und beträgt bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel 0,40 mm bei eine Foliendicke D von 0,60 mm. T : D gemäß Figur 2 beträgt also 4 : 6 = 0,667.
Es wird nochmals betont, daß die Werkzeug-Geometrie - im Rahmen der Eindringtiefe T in Figur 2 - auch die Geometrie der Faltkante(n) 4 aufgrund des Prägevorgangs zumindest im wesentlichen bestimmt.
Die Figur 6 zeigt eine Draufsicht auf einen Kreuzungspuπkt K1 zweier Faltkanten 4, deren einzelne Rillen ineinander übergehen, während die Figur 7 eine Draufsicht auf einen Kreuzungspunkt K2 zweier Faltkanten 4 zeigt, deren einzelne Rillen im Abstand voneinander enden. Dort enden auch die einzelnen Werkzeuge 5, deren Enden erforderlichenfalls unter Winkeln von 45 Grad abgeschrägt sind, um entsprechende Gehrungsfugen 18 zu bilden. Die Figur 8 zeigt einen Schnitt durch eine Folie 2 nach Figur 4 mit einer 90-Grad-Faltung und außen liegenden Rillen 9 und 10. Diese Stellung wird erreicht, wenn sich z.B. eine Faltschachtel in aufgerichtetem Zustand zum Einschieben von Verpackungsgut befindet. Die Figur 9 zeigt einen Schnitt durch eine Folie 2 nach Figur 4 mit einer 180-Grad-Faltung und außen liegenden Rillen 9 und 10. Diese Stellung wird erreicht, wenn sich z.B. eine Faltschachtel in flachgelegtem Zustand zum Transport der leeren Faltschachteln befindet. Die äußere Lage von Rillen 9 und 10 und Vorsprung 11 wird bevorzugt.
Die Figur 10 zeigt einen Schnitt durch eine Folie 2 nach Figur 4 mit einer umgekehrten 90-Grad-Faltung und dadurch innen liegenden Rillen 9 und 10, während die Figur 11 einen Schnitt durch eine Folie nach Figur 4 mit einer analogen 180-Grad-Faltung und innen liegenden Rillen 9 und 10 zeigt. Bezüglich dieser möglichen Stellungen wird auf die Beschreibung der Figuren 8 und 9 verwiesen.
Aus einem Vergleich der Figuren 8/9 mit den Figuren 10/11 geht die enorme Flexibilität einer erfindungsgemäß erzeugten Prägung hervor.
Die Figur 12 zeigt zwei Variationsmöglichkeiten eines Werkzeugs 5 nach den Figuren 2, 3 und 5 in einer Schnittdarstellung. Der Hohlraum 8 kann in Richtung auf seinen Grund entweder spitzwinklig nach Art eines Spitzdaches konvergieren (strichpunktierte Linien 8b) oder quaderförmig, ggf. mit im Grund abgerundeten Ecken, ausgebildet sein (gestrichelte Linien 8c). Dazwischen liegt eine beträchtliche Anzahl von Variationsmöglichkeiten.
Die Figuren 13 bis 16 zeigen weitere vorteilhafte Variationsmöglichkeiten von Werkzeugen nach den Figuren 2, 3 und 5 in Schnittdarstellungen:
Bei dem Werkzeug 5 nach Figur 13 sind drei linienförmige Prägekanten vorhanden, und zwar - ähnlich wie bei Figur 5 - zwei abgerundete äußere Prägekanten 6 und 7, und eine symmetrisch dazwischen liegende dachförmige Prägekante 19 mit einer linearen Firstlinie 19a. Die äußersten Mantellinien 6a und 7a liegen in der gemeinsamen, bereits beschrieben Ebene E3. Die Firstlinie 19a der inneren Prägekante 19 dringt um ein Maß s geringfügig tiefer in die Folie 2 ein. Dies begünstigt bei mehr als zwei Prägekanten die exakte Lage der späteren Faltung, d.h. der Schachtelkante. Bezüglich der "Weichheit" der Faltkante sind hierbei aber die etwas zurückgesetzten Prägekanten 6 und 7 äußerst hilfreich.
Bei dem Werkzeug 5 nach Figur 14 sind ebenfalls drei linienförmige Prägekanten vorhanden, und zwar zwei äußere dachförmige Prägekanten 6 und 7 mit Firstlinien 6c und 7c, und eine symmetrisch dazwischen liegende Prägekante 20 die von einer Teilzylinderfläche 20b mit einer mittigen Rippe 20c begrenzt ist, die eine lineare äußere Mantellinie 20a hat. Die Firstlinien 6c und 7c liegen in der gemeinsamen, bereits beschrieben Ebene E3. Die Mantellinie 20a der Rippe 20c der inneren Prägekante 20 dringt um ein Maß s geringfügig tiefer in die Folie 2 ein. Dies begünstigt bei mehr als zwei Prägekanten die exakte Lage der späteren Faltung, d.h. der Schachtel kante. Bezüglich der "Weichheit" der Faltkante sind hierbei aber die etwas zurückgesetzten Prägekanten 6 und 7 äußerst hilfreich.
Bei dem Werkzeug 5 nach Figur 15 sind ebenfalls drei linienförmige Prägekanten vorhanden, und zwar zwei äußere wulstförmige Prägekanten 6 und 7, und eine symmetrisch dazwischen liegende Prägekante 21 , die von zwei Teilzylinderflächen 21a und 21 b begrenzt ist, zwischen denen eine wulstförmige Rippe 21 c mit einer linearen äußereren Mantellinie angeordnet ist. Die Mantellinien 6a und 7a liegen in einer waag rechten Ebene E6, die gegenüber der bereits beschrieben Ebene E3 um den Abstand c zurückgesetzt ist. Die Staffelung in der Tiefe bestimmt die unterschiedliche Eindringtiefe in die Folie 2, die hier nicht gezeigt ist. Auch dies begünstigt bei mehr als zwei Prägekanten die exakte Lage der späteren Faltung, d.h. der Schachtel kante. Bezüglich der "Weichheit" der Faltkante sind hierbei aber die etwas zurückgesetzten Prägekanten 6 und 7 äußerst hilfreich.
Bei dem Werkzeug 5 nach Figur 16 sind wiederum zwei wulstförmige Prägekanten 6 und 7 mit Teilzylinderflächen 6b und 7b und mit äußersten Mantellinien 6a und 7a vorhanden. Die Radien R4 überschneiden sich - wie durch die gestrichelten Fortsetzungen der Kreisbögen angedeutet - derart um daß Maß M, daß zwischen den Mantellinien 6a und 7a ein Hohlraum 8 gebildet wird, der die weiter oben beschriebene Funktion hat. Die Radien R4 und das Maß M können dem Verwendungszweck entsprechend variiert werden. Ein solches Werkzeug 5 kann auch aus zwei Teilwerkzeuhgen 5a und 5b entlang der Trennfuge F zusammengesetzt sein, was die Herstellung erleichtert.
Durch die Zahl der Prägekanten bzw. der dazwischen liegenden Hohlräume kann die Flexibilität der Faltkanten 4 in der Folie 2 gezielt beeinflußt werden.
Bei den Ausführungsbeispielen von Prägungen nach den Figuren 17 bis 20 werden die Rillen je einer Faltkante 4 im Querschnitt (rechtwinklig zum Verlauf der Faltkante und zur Zeichenebene) deutlicher gezeigt: In allen Fällen sind zwischen den Rillen linienförmige Vorsprünge vorhanden, die jedoch nicht näher bezeichnet sind.
In Figur 17 liegt zwischen zwei Rillen 9 und 10 mit Teilzylinderflächen 9a und 10a eine tiefere Rille 31 mit zwei spitzwinkligen Dachflächen 31a. In Figur 18 liegt zwischen zwei Rillen 9b und 10b mit je zwei spitzwinkligen Dachflächen eine Rille 31 b mit einer Teilzylinderfläche und einer vertieften Rille 31 d. Die Tiefe ist also in der Mitte am größten.
In Figur 19 sind drei Rillen 9c, 10c und 31 c mit Teilzylinderflächen vorhanden, von denen die beiden äußeren Rillen 9c und 10c in ihrem Grund einen kleineren Radius aufweisen als die mittlere Rille 31c, die zusätzlich noch durch eine feine Rille 31 d vertieft ist. Die Tiefe ist also auch hier in der Mitte am größten.
In Figur 20 sind zwei Rillen 9 und 10 gezeigt, deren Teilzylinderflächen 9a und 10a sich derart schneiden, daß zwischen ihnen ein Vorsprung 11 gebildet wird. Bezuqszeichenliste:
1 Folienzuschnitt
2 Folie
3 Schnittkannten
4 Faltkanten
5 Werkzeug
5a Teilwerkzeug
5b Teilwerkzeug
6 Prägekante
6a Mantellinie
6b Fläche
6c Firstlinie
7 Prägekante
7a Mantellinie
7b Fläche
7c Firstlinie
8 Hohlraum
8a Fläche
8b Linien
8c Linien
9 Rille
9a Teilzylinderfläche
9b Rille
9c Rille
10 Rille
10a Teilzylinderfläche
10b Rille
10c Rille
11 Vorsprung
11a Linie
12 Flächen
13 Linie
14 Linie
15 Seitenfläche 16 Seitenfläche
17 Flächen
18 Gehrungsfugen
19 Prägekante
19a Firstlinie
20 Prägekante
20a Mantellinie
20b Teilzylinderfläche
20c Rippe
21 Präge kante
21a Teilzylinderfläche
21 b Teilzylinderfläche
21 c -Rippe
31 Rille
31a Dachflächen
31 b Rille
31 c Rille
31 d Rille
a Abstände b Abstände c Abstand
X Abstand α Winkel ß Winkel
B Breite
D Dicke
E1 Ebene
E2 Ebene
E3 Ebene
E4 Ebene
E5 Ebene
E6 Ebene
F Trennfuge
H Höhe K1 Kreuzungspunkt
K2 Kreuzungspunkt
M Maß
R1 Radius
R2 Radius
R3 Radien
R4 Radien
S Maß
T Eindringtiefe
*******************

Claims

Patentansprüche:
1 . Verfahren zum Herstellen von faltbaren Verpackungsbehältern und Behälterteilen aus weichmacherfreien thermoplastischen Folien (2) , insbesondere aus der Gruppe Polyethylen (PE), Polyethylentereph- thalat (PET), Polypropylen (PP) und Polyvinylchlorid (PVC) und deren Misch- und Verbundwerkstoffen, durch Einprägen von Faltkanten (4) mittels Werkzeugen (5), die über ihre gesamte Länge linear, glatt und frei von Querschnittsänderungen sind dadurch gekennzeichnet, daß die Faltkanten (4) durch Werkzeuge (5) erzeugt werden, durch die an jeder Faltkante (4) durch mindestens zwei parallele Prägekanten (6, 7, 19, 20, 21) mit jeweils einem dazwischen liegenden, linienförmigen Hohlraum (8) parallele Rillen (9, 9b, 9c, 10, 10b, 10c, 31 , 31 b, 31c) mit je einem Rillengrund gebildet werden, deren tiefste Linien einen Abstand zwischen 0,2 und 5 mm aufweisen, wobei zwischen jeweils zwei Rillen (9, 9b, 9c, 10, 10b, 10c, 31 , 31 b, 31c) mindestens ein linienförmiger Vorsprung (11) aus Folienmaterial gebildet wird, so daß die Rillen (9, 9b, 9c, 10, 10b, 10c, 31 , 31 b, 31c) eine Faltung der Folie (2) um bis zu 180 Winkelgrade ermöglichen, und wobei die Eindringtiefe (T) der Prägekanten zwischen 0,2 und 0,9 der Dicke (D) der Folie (2) gewählt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Prägungen in den Folien (2) bis zu einer Eindringtiefe (T) von 0,5 bis 0,8 der Dicke (D) der Folie (2) vorgenommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die tiefsten Linien der Rillen mit einem Abstand zwischen 0,4 und 2 mm erzeugt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Rillen (9, 9b, 9c, 10, 10b, 10c, 31 , 31 b, 31 c) mit einem spitzwinkligen Rillengrund ausgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Rillen (9, 9b, 9c, 10, 10b, 10c, 31 , 31 b, 31 c) mit einem Rillengrund ausgeführt wird, für den eine teilzylindrische Krümmung mit einem Radius zwischen 0,05 und 2 mm gewählt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die teilzylindrische Krümmung des Rillengrundes ein Radius zwischen 0,1 und 0,5 mm gewählt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß man bei sich kreuzenden Faltkanten (4) die Rillen (9, 9b, 9c, 10, 10b, 10c, 31 , 31 b, 31 c) an den Kreuzungspunkten (K1 ) ineinander übergehend enden läßt.
8. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß man bei sich kreuzenden Faltkanten (4) die Rillen (9, 9b, 9c, 10, 10b, 10c, 31 , 31 , 31 c) vor den Kreuzungspunkten (K2) beabstandet enden läßt.
9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Werkzeug (5) mit zwei Prägekanten (6, 7) verwendet wird, mit denen zwischen zwei Rillen (9, 10) mit teilzylindrischen Rillengrund ein Vorsprung erzeugt wird.
10. Verfahren nach mindestens einem der Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Werkzeug (5) mit drei Prägekanten (6, 19, 7) verwendet wird, mit denen zwischen zwei Rillen (9, 10) mit teilzylindrischen Rillengrund eine dritte Rille (31 ) mit einem spitzwinkligen Rillengrund und zwei Vorsprünge erzeugt werden .
11. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Werkzeug (5) mit drei Prägekanten (6, 20, 7) verwendet wird, mit denen zwischen zwei Rillen (9b, 10b) mit spitzwinkligem Rillengrund eine dritte Rille (31 b) mit einem teilzylindrischen Rillengrund und zwei Vorsprünge erzeugt werden .
12. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Werkzeug (5) mit drei Prägekanten (6, 21 , 7) mit Teilzylinderflächen verwendet wird, von denen die mittlere Prägekante (21) eine Rippe (21 c) aufweist, die gegenüber den beiden äußeren Prägekanten um einen Abstand (c) vorsteht, und durch das zwei Vorsprünge erzeugt werden .
13. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen mit gleicher Eindringtiefe (T) erzeugt werden.
14. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen mit unterschiedlicher Eindringtiefe (T) erzeugt werden.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Rillen mit geringerer Eindringtiefe (T) erzeugt werden als die mindestens eine innere Rille.
16. Verpackungszuschnitt zum Herstellen von faltbaren Verpackungsbehältern und Behälterteilen aus weichmacherfreien thermoplastischen Folien (2), insbesondere aus der Gruppe Polyethylen (PE), Polyethylenterephthalat (PET), Polypropylen (PP) und Polyvinylchlorid (PVC) und deren Misch- und Verbundwerkstoffen, mit eingeprägten Faltkanten (4), die über ihre gesamte Länge linear, glatt und frei von Querschnittsänderungen sind, , dadurch gekennzeichnet, daß jede Faltkante (4) aus mindestens zwei parallelen Rillen (9, 9b, 9c, 10, 10b, 10c, 31 , 31 b, 31c) mit je einen Rillengrund besteht, deren tiefste Linien einen Abstand zwischen 0,2 und 5 mm und eine Eindringtiefe (T) zwischen 0,2 und 0,9 der Dicke (D) der Folie (2) aufweisen, wobei zwischen jeweils zwei Rillen (9, 9b, 9c, 10, 10b, 10c, 31 , 31 b, 31 c) ein linienförmiger Vorsprung (1 1 ) vorhanden ist, der aus beim Prägevorgang verdrängtem oder stehengebliebenem Folienmaterial besteht, und daß die Folie um die mindestens zwei Rillen (9, 9b, 9c, 10, 10b, 10c, 31 , 31 b, 31 c) um bis zu 180 Winkelgrade zumindest weitgehend rückfederungfrei faltbar ist.
17. Verpackungszuschnitt nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet daß die Rillen in den Folien (2) eine maximale Tiefe (T) von 0,5 bis 0,8, der Dicke (D) der Folien (2) aufweisen.
18. Verpackungszuschnitt nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die tiefsten Linien der Rillen einen Abstand zwischen 0,4 und 2 mm aufweisen.
19. Verpackungszuschnitt nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß bei sich kreuzenden Faltkanten (4) die Rillen (9, 9b, 9c, 10, 10b, 10c, 31 , 31 b, 31 c) an den Kreuzungspunkten (K1 ) ineinander übergehend enden.
20. Verpackungszuschnitt nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß bei sich kreuzenden Faltkanten (4) die Rillen (9, 9b, 9c, 10, 10b, 10c, 31 , 31 b, 31 c) vor den Kreuzungspunkten (K2) enden.
21. Verpackungszuschnitt nach mindestens einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Rillen (9, 9b, 9c, 10, 10b, 10c, 31 , 31 b, 31 c) im Rillengrund eine teilzylindrische Krümmung mit einem Radius (R1) zwischen 0,05 und 2 mm aufweist.
22. Verpackungszuschnitt nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, daß der Radius (R1 ) der teilzylindrischen Krümmung zwischen 0,1 und 0,5 mm beträgt.
23. Verpackungszuschnitt nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Rillen (9, 9b, 9c, 10, 10b, 10c, 31 , 31 b, 31c) im Rillengrund spitzwinklig ist.
24. Verpackungszuschnitt nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Vorsprung (11) zwischen den Rillen (9, 9b, 9c, 10, 10b, 10c, 31 , 31 b, 31c) eine teilzylindrische Krümmung mit einem Radius (R2) zwischen 0,05 und 2 mm aufweist.
25. Verpackungszuschnitt nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Vorsprung (11) zwischen den Rillen (9, 9b, 9c, 10, 10b, 10c, 31 , 31 b, 31 c) scharfkantig ausgebildet ist.
26. Verpackungszuschnitt nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die teilzylindrische Krümmung der Rillengründe und die teilzylindrische Krümmung der Vorsprünge (11) zwischen den Rillen (9, 9b, 9c, 10, 10b, 10c, 31 , 31b, 31c) durch tangentiale Flächen (12) miteinander verbunden sind, die einen Öffnungswinkel zwischen 0 und 90 Winkelgrad, einschließen.
27 Verpackungszuschnitt nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungswinkel zwischen den tangentialen Flächen (12) zwischen 20 und 60 Winkelgrad beträgt.
28. Verpackungszuschnitt nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die tangentialen Flächen (12) ebene Flächen sind.
29. Verpackungszuschnitt nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Faltkante (4) zwei Rillen (9, 10) mit teilzylindrischen Rillengründen besitzt.
30. Verpackungszuschnitt nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Faltkante (4) drei Rillen (9, 31 , 10) besitzt, von denen die beiden äußeren Rillen (9, 10) teilzylindrische Rillengründe besitzen und die mittlere Rille (31) einen spitzwinkligen Rillengrund besitzt.
31. Verpackungszuschnitt nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Faltkante (4) drei Rillen (9b, 31 b, 10b) besitzt, von denen die beiden äußeren Rillen (9b, 10b) spitzwinklige Rillengründe besitzen und die mittlere Rille (31 b) einen teilzylindrischen Rillengrund besitzt.
32. Verpackungszuschnitt nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Faltkante (4) drei Rillen (9c, 31c, 10c) besitzt, von denen die beiden äußeren Rillen (9c, 10c) teilzylindrische Rillengründe besitzen und die mittlere Rille (31c) einen teilzylindrischen Rillengrund besitzt, von dessen Mitte sich eine Nut (31 d) tiefer in die Folie (2) erstreckt als die beiden äußeren Rillen (9c, 10c).
33. Verpackungszuschnitt nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Faitkante (4) zwei Rillen (9, 10) mit Teilzylinderflächen (9a, 10a) besitzt, die sich unter Bildung eines Vorsprungs (11) schneiden.
34. Verpackungszuschnitt nach einem der Ansprüche 16 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Rillen (9, 9b, 31 , 31 b, 10, 10b) gleich groß ist.
35. Verpackungszuschnitt nach einem der Ansprüche 16 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehr als zwei Rillen (9, 9b, 9c, 31 , 31 b, 31c, 31d, 10, 10b, 10c) die äußeren Rillen (9, 9b,9c; 10, 10b, 10c) eine geringere Tiefe aufweisen als die inneren Rillen (31 , 31 b, 31c,31 d) .
********************
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