Gasdichte Lebensmittelverpackung sowie Verfahren zu deren Herstellung
Die Erfindung betrifft eine Lebensmittelverpackung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 23 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Verpackung gemäss Anspruch 30, ein hierfür geeignetes Halbzeug bzw. Tray gemäss Anspruch 1 in Form formfest aufgerichteter und folienausgekleideter Trays und ein Verfahren zu dessen Herstellung gemäss Anspruch 24, sowie ein jeweils dem Tray zugrundeliegendes Schalenteil-Zuschnittelement gemäss Anspruch 31 und Kragenteil-Zuschnittselement gemäss Anspruch 35.
Lebensmittelverpackungen sind in grosser Vielzahl auf dem Markt, wobei in jüngerer Zeit besondere Anstrengungen unternommen werden, den Anteil von nicht recyclebaren Kunststoffen bei derartigen Verpackungen auf ein Minimum zu begrenzen. Hierbei haben sich bislang Lebensmittelverpackungen in Form von tiefgezogenenen Kunststoffschalen durchgesetzt, die in der Regel aus einem Trägermaterial thermogeformt werden, welches beispielsweise aus PVC, Po- lyesterol 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 heranzu-
ziehenden 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 Kunststoffträgermaterial der zu bildenden Schalen, das für die Formstabilität benötigt wird, mit einer entsprechend starken SauerstoffSperrschicht ausgerüstet wird, wodurch zusätzliche Kosten entstehen. Diese Sauerstoffsperr- schicht besteht in der Regel aus Polyvinylalkohol. Zusätzlich ist eine dritte Folienschicht erforderlich, um die Versiegelung der Deckelfolie herstellen zu können.
Dies erfordert eine sogenannte aus mehreren Komponen- ten bestehende, relativ dicke Mehrschichtverbundfolie, 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 Versiegelungsstation zuge-
führt 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. Der Vorteil dieser VerpackungsSysteme mit derartigen Schalen besteht darin, dass die VerpackungsVorrichtung übersichtlich aufgebaut werden kann, wobei auch eine mo- dulare 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 Auffaltungen aufgrund der entstandenen Materialverdrängung. Diese Auffaltungen reichen bis in den Rand lanschbereich der Behälter hinein, wodurch eine sichere und un- unterbrochene, vor allem aber Sauerstoffdichte Versiegelung mit der Deckfolie unmöglich wird. Um zum Beispiel Behältertiefen von mehr als 30 mm Formtiefe herzustellen, werden Behältnisse aus beschichtetem Karton verwendet, die aus Zuschnitten geformt sind. Diese Zuschnitte aus beschichtetem Karton werden auf einem separiertem Aggre-
gat aufgerichtet, gefaltet und verklebt und als Behälter dem Abpacksystem zugeführt .
Jedoch gelingt es dabei nicht, solche aus beschichte- tem Zuschnitten gefertigten Behälter an den Schnitt- oder 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 Feuchigkeitsstabilitat erzielt, wobei an den offenen Schnittkanten auch die Feuchtigkeit nicht gänzlich abgeschirmt werden kann.
Es besteht jedoch das Bedürfnis, eine Lebensmittel- Verpackung gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 23 zu schaffen, die mit geringem Umrüstaufwand auf herkömmlichen horizontalen Formen - , Füll- und Ver- schliessanlage 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 weiteres Bedürfnis besteht darin, ein Verfahren zur Sauerstoffdichten Verpackung von Lebensmitteln unter Zuhilfenahme einer Lebensmittelverpackung der vorstehenden Art derart weiterzubilden, dass herkömmliche Verpackungsanlagen mit höherer Taktzahl und noch wirtschaftlicher betrieben werden können. Schliesslich ist man auf der Suche nach einer Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend erwähnten Verfahrens, die sich durch eine besonders geringe Störanfälligkeit der Verpackunganlagen selbst bei höchster Taktzahl auszeichnet.
Diesen Bedürfnissen wird mit dem Gegenstand der älteren Patentanmeldung P 196 54 230 Rechnung getragen. Desweiteren wird in der PCT-Patentanmeldung W099/67143, auf deren Inhalt hier ausdrücklich Bezug genommen wird, eine Lebensmittelverpackung sowie ein Verfahren zu deren Herstellung und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit geeignetem Halbzeug bzw. Tray vorgeschlagen.
Die dort vorgeschlagene Lebensmittelverpackung hat als tragende Basis einen mit einer dünnen Kunststoffverbundfolie ausgekleideten Tray, der sich aus einem ersten Kartonzuschnitt, der automatisch aufrichtbar und einem mit diesem über abspreizbare Klebelaschen verklebten zweiten Kartonzuschnitt zusammensetzt. Der zweite Kartonzuschnitt bildet einen ununterbrochenen Kragen des Trays und stellt somit eine durchgehende Fläche für die Versiegelung der Verpackung bereit. Der durchgehende, d. h. ununterbrochene Kragen hat Vorteile schon bei der Anheftung der die Innenseite der Verpackung auskleidenden Kunststoffolie, da beste Voraussetzungen für eine grossflächige Verbindung zwischen Kunststoffolie und Randflansch gebildet werden. Daneben ergibt sich der zusätzliche Vorteil, dass selbst bei grösseren Ar- beitsgeschwindigkeiten der Verpackungsmaschine eine Beschädigung der Kunststoffolie ausgeschlossen werden kann. Der entscheidende, dort erzielte Vorteil zeigt sich beim Versiegeln der Verpackung. Denn die ununterbrochene, von der Kunststoffolie der Auskleidung abgedeckte Fläche des Randflanschs bietet optimale Voraussetzungen für eine möglichst grossflächige Aufsiegelung der Deckelfolie. Es hat sich gezeigt, dass auf diese Weise die Arbeitsgeschwindigkeiten der Verpackungsmaschine erheblich gesteigert werden können, ohne Gefahr zu laufen, dass kapillarartig ausgebildete Radialkanäle
zwischen Deckelfolie und Auskleidungsfolie entstehen, die einer Langzeitdichtigkeit abträglich wären.Durch die Verwendung von vorgefertigten Kartonzuschnitten, ergibt sich der Vorteil, dass beim Aufrichten, bzw. Zurechtfalzen der Kartonzuschnitte keine Materialverdünnung auftritt, im Gegensatz zu der bekannten Schale. Dadurch sind die aufgrund der Materialverdünnung hervorgerufenen Nachteile mit der erfindungsgemässen Lebensmittelverpackung überwunden. Auf diese Weise ist bei diesen gas- bzw. Sauerstoffdichten Verpackungen die über den umlaufenden Versiegelungsflansch hergestellte Dichtigkeit auch über einen längeren Zeitraum ge ährleiset . Der umlaufende Flansch mit seinen Klebelaschen erwies sich zudem als gute Stabilisierung des Verpackungs-Trays, selbst wenn die Verbindung zwischen den Tray-Bestandteilen nur punktuell bzw. bereichsweise und nicht vollflächig ausgeführt ist.
Allerdings weisen derartige gas- bzw. Sauerstoffdichten Verpackungen mit gefalzten Kartonzuschnitten als tragendem Element und auskleidenden Kunstoffverbundfolien als Sauerstoffbarriere noch bestimmte Schwächen in der Gesamtkonzeption, insbesondere hinsichtlich Einsetzbarkeit in unterschiedlichen, insbesondere feuchten Umgebungen, und hinsichlich der Gestaltungsmöglichkeiten der Verpackungsgeometrie auf.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lebensmittelverpackung der vorstehend beschriebenen Art zu schaffen, die sich durch die eingangs beschriebenen Vorzüge und zusätzlich dadurch auszeichnet, dass sie möglichst von der Herstellung an über ihren gesamten Lebenszyklus hinweg weder eine Verletzung des Kunststofffolienverbundes und dabei besonders der SauerstoffSperrschicht erfährt, noch der diese schützende
Kartonage, um die Verpackung, bzw. der zugrundeliegende Tray im Hinblick auf eine Steigerung des Volumeninhalts der Verpackung im Verhältniss zum von der Verpackung beanspruchten Platz, mit einem steileren Flankenwinkel, und/oder grösserer Tiefe der Verpackung und/oder deren Verhältnis zueinander ausführen zu können. In diesem Zusammenhang müssen auch die Tiefzieh- und Hafteigenschaften der Auskleidefolie weiter optimiert werden.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Lebensmittelverpackung bereitzustellen, das nach einem einfachen Prozess durchführbar ist .
Da sich in der Praxis die befüllfertige Vorfertigung von Verpackungsschalen, sogenannter Trays, und die Befüllung und Abpackung der Lebensmittelverpackung arbeitsteilig getrennt vollzieht, ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, mit gasdichten
Folienstoffen beschichtete Trays bereitzustellen sowie ein geeignetes Verfahren zu deren Vorfertigung.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Trays mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, bzw. 24, bezüglich der Lebensmittelverpackung mit den Merkmalen des Anspruchs 23, bzw. 30 und bezüglich dem dem Tray zugrundeliegenden Schalenteil-Zuschnittelement mit den Merkmalen des Anspruchs 31 und dem Kragenteil-Zuschnittselement mit den Merkmalen des Anspruchs 35 gelöst.
Erfindungsgemäss weist ein dem Tray zugrundeliegender
Rohzuschnitt an den vorgesehenen Falzkanten Rillen auf, die entgegen der Richtung der Falzung eingeprägt sind. Dadurch kann bei Aufrichtung der, bzw. des
zugrundeliegenden Zuschnitt-Halbzeugs und der damit verbundener Falzung sowohl ein Anriss als auch schon der Aufbau einer zum Materialanriss führenden Zugspannung an der Falzkanten-Aussenseite vermieden werden. Während der Falzung steht durch die eingeprägten Rillen genügend Material zur Verfügung, um einen entspannten Zustand des Zuschnitts beizubehalten. Zusätzliche, problembehaftete Massnahmen wie Perforierung oder Anritzung können entfallen, da durch die Rillung ein Sollverlauf der Falzung vorgegeben ist. Da sich die Rillung nach innen wölbt, bleibt auch nach der Falzung innenseitig in dem vorgefertigten Tray ein Steg an den Falzkanten, so dass beim Tiefziehen des Auskleide-Kunststoffs nicht bis ganz in die Ecken gezogen werden muss, wodurch die Materialausdünnung in der Folie abgesenkt werden kann. Die genannten Vorteile führen insgesamt zu einer in bezug auf eine Verbesserung des Verhältnisses Verpackungsgrösse/Verpackungsvolumeninhalt verbesserten Eignung des erfindungsgemässen Trays, da sowohl der Flankenwinkel, unter dem die Seitenwände vom Boden der Trays abstehen als auch die Tiefe des Trays und das Verhältnis dieser beiden . Grossen zueinander gegenüber einer herkömmlichen Verpackung dieser Art vergrδssert werden können.
Probleme, die auf perforierte oder angeritzte Falzkanten zurückgeführt werden, treten erfindungsgemäss nicht mehr auf . Dementsprechend liegen im aufgerichteten Zustand keine Sollbruchstellen mehr vor. Auch ein Aufklaffen, das beim Falten des Materials zusätzlich verstärkt wird, und zwar mit dem Winkel der Falzung, also dem Flankenwinkel der Verpackung, scheidet aus, so dass die Verpackung an den Falzkanten nicht mehr geschwächt wird und und es auch nicht mehr zu eindringender Feuchtigkeit kommen kann. Deshalb eignet sich das Tray
auch für den Einsatz in extrem feuchter, dampfhaltiger Umgebung.
Ein weitere, überraschende positive Wirkung der erfindungsgemässen Rillung betrifft die Standfläche, mit der die Verpackung am Untergrund aufliegt:
Durch die Rillung ergibt sich eine Tendenz des Verpackungsbodens zur Durchbiegung, wodurch einem Vollsaugen des Bodens bei nassem Untergrund zumindest teilweise vorgebeugt wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche.
Dadurch, dass die Rillung der Falzkanten gemäss Anspruch 2 nur an Kanten eingeprägt ist, die an in zusammengebauten Zustand stark abgewinkelten Flanken vorliegen, kann ein unnötiges Einrillen an Kanten, welche an nur schwach abgewinkelten Flanken vorliegen, vermieden werden und so Bearbeitungszeit und -aufwand gespart werden. Die Kanten mit nur schwach abgewinkelten Flanken können trotzdem ohne Beschädigung gefalzt werden, beispielsweise durch Einpressen mittels eines Druckstempels .
Eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Trays nach Anspruch 3 hat als tragende Basis einen mit einer dünnen Kunststoffverbundfolie 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 Gehrungsschnittlinien auf, anhand derer dann die Winkelstellung des Randflansches festgelegt werden kann. Durch die Verwendung von vorgefertigten Zuschnitten, ergibt sich der Vorteil, dass beim Aufrichten der Kartonzuschnitte keine Materialverdünnung auftritt, im Gegensatz zu bekannten Schalen. Dadurch sind die aufgrund der Materialverdünnung hervorgerufenen Nachteile mit der erfindungsgemässen Lebensmittelver- packung überwunden. Dadurch, dass die Randflanschsegmente in der Siegelstellung bündig aneinanderschliessen, ergibt sich eine geschlossene Randflanschoberfläche, die dann zur einer sicheren Abdichtung des Kartonzuschnitts herangezogen werden.
Bei derartigen, gas- bzw. sauerstoffdichten Verpackungen ist jedoch in besonderem Masse darauf zu achten, dass die über die Versiegelungsflansche hergestellte Dichtigkeit auch über einen längeren Zeitraum gewährleiset ist. Ansonsten können die lebensmitteltechnischen Vorgaben nicht mehr erfüllt werden. Die Güte der Versiegelung ist durch die Genauigkeit der Zuschnitte bestimmt. Mit anderen Worten, die Gefahr, dass Umgebungsluft mittelfristig in die Verpackung über Kapillaren im Siegelflansch eintritt, kann nur durch äusserst hohe Präzision bei der Fertigung der aufgerichteten Trays und bei der Positionierung in der Auskleidungs- und Siegelstation gedämmt werden. Hierdurch kann die Arbeitsgeschwindigkeit über Gebühr herab- gesetzt werden.
In einer alternativen Ausführungsform ist deshalb das erfindungsgemässe Tray nach Anspruch 4 mit einem ununterbrochenen Kragen ausgestattet, der somit eine durchgehende Fläche für die Versiegelung der Verpackung
bereitstellt. Der durchgehende, d. h. ununterbrochene Kragen hat Vorteile schon bei der Anheftung der die Innenseite der Verpackung auskleidenden Kunststoffolie, da beste Voraussetzungen für eine grossflächige Verbindung zwischen Kunststoffolie und Randflansch gebildet werden. Daneben ergibt sich der zusätzliche Vorteil, dass selbst bei grösseren Arbeitsgeschwindigkeiten der Verpackungsmaschine eine Beschädigung der Kunststoffolie ausgeschlossen werden kann. Der entscheidende Vorteil zeigt sich beim Versiegeln der Verpackung. Denn die ununterbrochene, von der Kunststoffolie der Auskleidung abgedeckte Fläche des Randflanschs bietet optimale Voraussetzungen für eine möglichst gross- flächige Aufsiegelung der Deckelfolie. Es hat sich ge- zeigt, dass auf diese Weise die Arbeitsgeschwindigkeiten der Verpackungsmaschine erheblich gesteigert werden können, ohne Gefahr zu laufen, dass kapillarartig ausgebildete Radialkanäle zwischen Deckelfolie und Auskleidungs- folie entstehen, die einer Langzeitdichtigkeit abträglich wären.
Diese erfindungsgemässe Gestaltung der Lebensmittelverpackung benötigt zwar einen etwas komplexeren Aufbau des VerpackungsZuschnitts . Es zeigt sich jedoch, dass der umlaufende Flansch in besonders vorteilhafter Weise zur Stabilisierung des Verpackungs- Trays benutzt werden kann, selbst wenn die Verbindung zwischen den Tray-Bestandteilen nur punktuell bzw. bereichsweise und nicht vollflächig ausgeführt wird.
Eine besonders vorteilhafte Gestaltung ergibt sich mit den Weiterbildungen der Patentansprüche 5 und 6. Denn durch Seitenlaschen kann ein erheblicher Beitrag zur Verbesserung der Stabilität erreicht werden. Zusätzlich werden Schlitze zwischen den Seitenwandabschnitten des
Trays vermieden, an denen die Folie durch Einwirkung von aussen, wie beispielsweise durch spitze Gegenstände, verletzt werden könnte; es wird also gegenüber einem bekannten Verpackungsvorprodukt dieser Art eine potentiell höhere Sauerstoffdichtigkeit erreicht. Darüberhinaus wird der besondere Vorteil erzielt, dass ein geringerer Verschnitt anfällt. Mit anderen Worten, Kartonmasse kann sinnvoll und effektiv zur Stabilisierung der Seitenwände des Schalenteils genutzt werden.
Dementsprechend ist eine Schwachstelle der Verpackung an ihren Seitenkanten, an denen kein durchgängiges Trägermaterial vorhanden ist, beseitigt. Nicht mehr vorhandene Schlitze zwischen den einzelnen Seitenwandabschnitten, die umso länger werden, je tiefer die Verpackung wird und die nur durch ein passgenaues und damit langsames und teueres Aufrichten des Kartonzuschnitts kleingehalten werden können, sind wirksam eliminiert. Bei feuchter Lagerung, rauher Handhabung der Packung, aber auch besonders im Hinblick auf begaste Verpackungen, bei denen durch die Begasung ein entsprechender Innendruck entsteht, ist somit keine Gefahr der Verletzung der Kunststoffolie und damit der Gasundichtigkeit der Verpackung mehr gegeben.
Grundsätzlich ist es möglich, einen aufsetzbaren ununterbrochenen Kragen als geschlossenen Ring auszubilden. Mit der Weiterbildung des Randflansches mit Laschen nach Patentanspruchs 6 wird jedoch das Einpassen des Kragenteils erleichtert und die Stabilität des Trays weiter erhöht .
Vorzugsweise werden die Seitenlaschen jeweils an jedem zweiten Seitenwandabschnitt auf beiden Seiten ausgeführt. Es kann dadurch erreicht werden, dass der
Überlappungsbereich der Seitenlaschen mit den anschliessenden Seitenwandabschnitten maximal wird und dass die Seitenlaschen entweder nur innenseitig oder nur aussenseitig ausgebildet sind. Dadurch kann eine Oberfläche flach sein, was in Hinblick auf eine Bedruckung der Verpackungsaussenoberflache oder das Auskleiden der Verpackungstray-Innenoberfläche besonders günstig ist.
Wenn die Laschen des Randflansches und die Seitenlaschen gemäss Anspruch 8 im zusammengebauten Zustand des Trays nicht überlappen, kann hinsichtlich des Ziels, eine möglichst flache Verpackungs-Innen- und -Aussenoberflache zu schaffen, eine weitere Verbesserung erreicht werden.
Werden dabei gemäss Anspruch 9 die Laschen des Randflansches und die Seitenlaschen der Seitenwände an der Innenseite der Seitenwände des Schalenteils befestigt, vorzugsweise verklebt, ergibt sich der besondere Vorteil, dass die Aussenseite der Seitenwände vollflächig für eine Bedruckung, d.h. als Informationsund Werbefläche genutzt werden kann.
Das erfindungsgemässe Tray eignet sich in besonderer Weise für ein Halbzeug aus Karton.
Wird das erfindungsgemässe Tray gemäss Anspruch 13 vorzugsweise mit einem Kartonzuschnitt ausgestattet, der gemäss Anspruch 15 aus einem recyclebaren bzw. vorzugsweise zweilagigem Karton besteht, so wird ein Lebensmittelverpackungsvorprodukt geschaffen, die dafür geeignet ist, auf der äusseren Lage des Kartonzuschnitts einen besonderen werbewirksamen Aufdruck zu tragen. Dadurch wird insbesondere eine Möglichkeit geschaffen, die erfin-
dungsgemässe Lebensmittelverpackung optisch hervorzuheben.
Die Gestaltung gemäss Patentanspruch 15 hat den besonderen Vorteil, dass die Oberflächenstruktur des Trays den spezifischen Anforderungen angepasst ist. Für die Auskleidung der Schale ist es von Vorteil, wenn die beim Ausformen erwärmte Kunststoffolie in kurzer Zeit eine innige Verbindung mit der Oberfläche des Schalenteils eingeht. Demgegenüber kommt es für die Aussenseite des Schalenteils darauf an, ein ansprechendes Äusseres und gute Voraussetzungen für die in der Regel zu erfolgende Bedruckung zu schaffen.
Es hat sich gezeigt, dass die zweite, d.h. innenseiteige Schicht ohne weiteres aus recycliertem Karton bestehen kann, wodurch Kosten eingespart werden und besondere Vorzüge hinsichtlich Umweltverträglichkeit erzielt werden. Durch Aufrauhen der Innenoberfläche kann eine noch innigere Verbindung der Kunststoffolie mit der
Innenseite des Trays in verkürzter zeit bewerkstelligt werde .
Besonders vorteilhaft ist es dabei, zum dem Anspruch 11 gemässen Verkleben der Laschen des Randflansches und der Seitenlaschen der Seitenwände an der Innenseite der Seitenwände des Schalenteils gemäss Anspruch 12 einen Klebelack zu verwenden, der einen Temperaturband- Charakter aufweist. Auf diese Weise ist es nämlich möglich, schon die Kartonzuschnitte mit dem Klebelack vorzubeschichten, da dieser in kaltem Zustand ja nicht greift, und durch ein kurzes Erwärmen während des Zusammenbau-Arbeitsgangs die erforderliche Verklebung durchzuführen. Somit kann gegenüber herkömmlichen Verfahren mit Heiss-/Kaltkleber ein weiterer Zeitgewinn
erzielt werden. Darüberhinaus bleibt der Klebelack während einer danach bei hohen Temperaturen erfolgenden Folien-Auskleidung des Trays formbeständig.
Auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass eine unerwünschte Migrierung von Stoffen, die zu einer gerade im Zusammenhang mit der Lebensmittelbefüllung der Verpackung problematischen Geruchs-, bzw. Geschmacksbeeinträchtigung führen würde, unterbleibt.
In Versuchen hat sich als Auskleidefolie ein dreilagiger Kunstoffolienverbund als besonders gut geeignet erwiesen, um die nebeneinander bestehenden Anforderungen der Sauerstoffdichtigkeit, innigen Verbindung mit der Kartoninnenwand und der guten Peelbarkeit der Gesamtfolie zu erfüllen.
Weist gemäss Anspruch 16 die Kunststoffverbundfolie eine SauerstoffSperrschicht, vorzugsweise aus Po- lyvinylalkohol, eine Siegelschicht, vorzugsweise aus peelbarem Polyethylen, sowie eine Haftschicht, vorzugsweise aus modifiziertem Polyethylen auf, so wird ein flexibler Verbund verwendet, dessen Sauerstoff- durchlässigkeit im voraus festgelegt werden kann und auch im eingebetteten Zustand nicht verändert wird. Von daher kann eine deutlich dünner gehaltene Sauerstoffbarriere, die in einem flexiblen Verbund eingebettet ist, verwendet werden. Aufgrund der Peelbarkeit der Kunststoffolie ergibt sich eine hervorragende Umweltverträglichkeit. Die Kunststoffolie kann - wie sich überraschenderweise herausgestellt hat - extrem dünn gehalten sein und dennoch das Tray, selbst wenn es aus einfachem Karton besteht, derart stabilisieren, dass selbst verhältnismässig tiefe Verpackungen mit ausreichend grosser Stabilität herstellbar sind.
Im Hinblick auf gute Hafteigenschaften, niederem Schmelzpunkt und gutem Tiefziehverhalten hat sich dabei gemäss Anspruch 17 eine Haftschicht aus einem Copolymer von Ethylen mit 6% Methacrylsäure, die partiell (50%) mit Na- oder Zinkionen neutralisiert sind (Surlyn A) als besonders geeignet herausgestellt.
Es hat sich in umfassenden Versuchen gezeigt, dass an die Auskleide-Verbundfolie komplexe Anforderungen gestellt werden. Sie muss in Kombination folgende Eigenschaften aufweisen:
a. Gute Verformbarkeit b. Niederer Schmelzpunkt der dem Karton zugewandten Seite. c Hoher Schmelzpunkt der dem Karton abgewandten Seite (Siegelseite zur Oberfolie) . d. Gute Haftung der dem Karton zugewandten Seite der Auskleidfolie zur Kartoninnenfläche. e. Kontrollierbare Einstellung der Haftkraft der
Folie zum Karton. f Hohe Gassperreigenschaften und Wasserdampfdichte des Gesa tVerbundes Auskleidfolie. g. Gutes Tiefziehverhalten, insbesondere der Sauerstoffdichtschicht und in den Ecken, bzw. an den Kanten des Trays h. Thermische Eigenschaften des GesamtVerbundes , die beim Einformungsprozess ausreichend Wärme in der Masse verfügbar halten, und somit eine Wärmekaschierung der Auskleidfolie zur Kartoninnenseite möglich machen. i. Ermöglichung einer hohen Taktzahl auf der Verpackungsanlage .
Dieser Aufgabenstellung wird vorteilhaft durch die Folienauswahl nach Ansprüche 18 bis 21 Rechnung getragen.
Die Undichtigkeitsgefahr bei herkömmlich zur Beschichtung des Trays mit dem Auskleide- Kunststoffolienverbund angewandten Verfahren, wie beispielsweise Tiefziehen, kann dabei gesenkt werden, da es hier nicht mehr zu der eingangs erwähnten, starken Materialausdünnung kommt. Es wird vermieden, dass die erwünschte Sauerstoffbarriere durch Ausdünnung der Sauerstoffsperrschicht im Folienverbund - besonders in den Ecken und an den Kanten der Verpackung - vermindert wird, insbesondere im Hinblick auf tiefe Trays und/oder Trays mit steilen Flanken.
Wenn Ethylenmethacrylat mit ca. 9 - 20% Comonomeranteil gemäss Anspruch 18 Anwendung findet, lässt sich die Haftkraft analog des Comonomeranteils beliebig variieren und der Schmelzpunkt der Folie liegt mit ca. 85°C niedrig genug, um zu gewährleisten, dass die Haftschicht während der Erwärmung des Folienverbundes, die zum Fliessfähigmachen der Folie zwecks Tiefziehen erfolgt, als erste weich wird, schmilzt und eine innige Verbindung mit der Kartonwand eingeht.
Falls eine besonders feste Haftung erzielt werden soll, z.B. um den nach dem Tiefziehen und Wiedererkalten des Folienverbundes eventuell auftretenden Spannungen standzuhalten, die aus den in ihre Ausgangslage zurückstrebenden Elastomeren des Folienverbundes resultieren, wird die Haftschicht gemäss Anspruch 19 aus säureveränderten Ethylen/Acrylat-Polymer-Harzen mit mittleren bis hohen Säure-Comonomer-Anteilen und temperaturfesten Esther- usätzen, insbesondere aus Bynel der Serie 2000 (z.B. Bynel 2002) ausgeführt, da diese Harze eine starke Haftung zwischen verschiedenen Materialien ermöglichen. Dieses Material ist sehr gut zur
Beschichtung von Papier und Karton geeignet und haftet gut an Polyamid; es ist deshalb insbesondere für Sauerstoffsperrschichten aus Polyamid und für den Einsatz in Mehrschichtfolien gut geeignet. Der Schmelzpunkt des Materials liegt mit ca. 87°C - 91°C im erwünschten Bereich.
Es wäre jedoch beispielsweise auch der Einsatz von
Ethylen-Vinyl-Acetat-Poly eren (EVA) als Haftschicht denkbar, da diese Stoffe neben einem niedrigen
Schmelzpunkt (ca 70°C - 95 °C) an einem breiten Spektrum von Materialen gute Hafteigenschaften aufweisen.
Für die im Folienverbund mittig angeordnete SauerstoffSperrschicht wird gemäss Anspruch 20 bevorzugt eine Mischung aus Polyamid mit ca. 20% amorphem Nylon- Harz, bzw. amorphem Polyamid-Harz verwendet. Die Schicht wird durch Beigabe des amorphen Polyamid-Harzes amorph und damit gut tiefziehfähig. Die Abmischung bewirkt, dass die Sperrschicht in den Ecken weniger ausdünnt und damit auch nach dem Tiefziehen in relativ tiefe oder steile Trays undurchlässig bleibt. Der Schmelzpunkt liegt (Selar PA: ca. 250 °C) so hoch, dass gewährleistet ist, dass bis zur Durchwärmung der Sperrschicht die Haftschicht auf jeden Fall genügend erwärmt ist.
Als Alternative bietet sich gemäss Anspruch 21 eine Sperrschicht aus vorzugsweise 32% EVOH, abgemischt mit vorzugsweise 15 - 20% eines thermoplastischen Ethylen/Methacryl (E/MAA) -Copolymers, dessen Säurefunktion teilweise mit Ionen neutralisiert wurde, wie beispielsweise Surlyn 7928, an. Durch die Beimischung des thermoplastischen Ethylen/Methacryl (E/MAA) -Copolymers, dessen Säure die Kristallinität der Kunststoffschicht absenkt und dadurch der Kunststoffschicht amorphen
Charakter verleiht, wird die Tiefziehfähigkeit erhöht, während gleichzeitig durch die Ionenbindung zwischen den Polymerketten eine hohe Belastbarkeit erreicht wird.
Im Gegensatz zu reinen EVOH-Schichten, die sich schlecht tiefziehen lassen und an den Ecken stark ausdünnen- kann durch das verbesserte Tiefziehverhalten auch bei steilen Seitenwänden oder tiefen Trays eine gute Sauerstoffbarrierewirkung erzielt werden.
Für die Gesamtdicke des Auskleidefolienverbundes hat sich somit eine niedrige Foliendicke von - abhängig von der Tiefe des Trays und der Steilheit seiner Seitenwände - 100 - 150 μm ergeben.
Das Tray kann mit nahezu beliebiger Formgebung ausgestattet werden, wobei die besonderen Vorzüge dann erzielbar sind, wenn das Schalenteil eine bestimmte Mindesttiefe überschreitet und/oder eine gewisse Steilheit des Flankenwinkels zwischen Seitenwand und Boden erreicht wird.
Vorzugsweise hat der Boden eine Rechteckform, denkbar wäre aber auch eine Polygonform.
Die auf dem Tray aufbauende, erfindungsgemässe
Lebensmittelverpackung ist Gegenstand des Anspruchs 23.
Durch Versiegelung eines erfindungsgemässen Trays mit einer sauerstoffdichten Deckfolie, die vorzugsweise EVOH als Sperrschicht enthält, gelingt es eine Verpackung für
Lebensmittel bereitzustellen, die stabil ist, die
Lebensmittel lange konserviert und keinen Beigeschmack abgibt .
Mit dem Verfahren zur Herstellung des Trays gemäss Anspruch 24 steht eine Möglichkeit bereit, das Tray in kürzester Zeit und mit grösstmöglicher Genauigkeit zusammenzufügen, mit Verbundfolie auszukleiden und als Einzelelemente für einen kommenden Befüll- und Abpackprozess bereitzustellen.
Die Betriebszuverlässigkeit des Verfahrens 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.
Da die Trays bevorzugterweise örtlich und zeitlich getrennt vom Prozess der Befüllung und Abpackung der Lebensmittelverpackung gefertigt werden und somit die Herstellung der Trays von der Befüllung und Abpackung der GesamtVerpackung unabhängig bleiben uss, können sie schon als Vorprodukt vertrieben werden, bzw. von spezialisierten Verpackungsherstellern gefertigt werden, während die eigentliche Lebensmittelabpackung vom Lebensmitteldistributor vorgenommen werden kann. Der erfindungsgemäss von der Befüllung der Verpackung abgetrennte Herstellungsprozess des Trays bietet auch hinsichtlich der erforderlichen Umgebungsbedingungen
Vorteile: Die Befüllung der Trays muss oft in einer feuchten und warmen Umgebung vollzogen werden. Solche Umgebungsbedingungen wären jedoch bei der Herstellung der Trays ungünstig, insbesondere in Hinblick auf die gegen Feuchtigkeit noch ungeschützte, da noch unbeschichtete
Innenseite des Kartonzuschnitts . Auch die Kunststoffolien-Ausgangsmaterialien, wie beispielsweise amorphe Nylon-Harze (Selar PA) für die Sperrschicht ziehen im Ausgangszustand Feuchtigkeit an und lassen sich dann schlechter verarbeiten. Werden die Trays erst im vorgefertigten Zustand der Feuchtigkeit ausgesetzt, sind hingegen alle Oberflächen des Trays gegen eindringende Feuchtigkeit geschützt, wodurch eine signifikante Absenkung der Ausschussquote erreicht werden kann.
Wird die Verklebung gemäss Anspruch 26 durch Aktivierung eines auf dem Zuschnitt des Schalenteils und/oder auf dem Zuschnitt des Kragens befindlichen, temperaturabhängigen Klebelacks durchgeführt, können die dafür nötigen Aufwärmwerkzeuge auf einfache Weise in die zur Ausformung des Rohtrays notwendigen Formwerkzeuge integriert werden, indem diese beheizbar ausgeführt werden. Die dadurch erfolgte Aufwärmung der Trays nimmt dadurch einen Teil der zum Tiefziehen der Auskleidefolie nötigen Wärmeenergie vorweg.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des Herstellungsverfahrens ergibt sich durch die Weiterbildung des Patentanspruchs 27. Durch das Anheften der Kunststoffolie an die Randflansche der Trays können letztere zuverlässig und besonders taktgenau in die Tiefziehstempelstation übernommen werden. Der Weitertransport der an die Folie gehefteten Trays kann dabei gemäss Anspruch 28 über Greifer einer an den Seitenrändern der Folie angreifenden Transporteinrichtung erfolgen.
Durch das seperate Befüll- und Abpackverfahren nach Anspruch 30 können die erfindungsgemässen Lebensmittelverpackungen auf rationelle Weise fertiggestellt werden. Die Auslagerung der Tray-Vorfertigung bringt
Platzersparnis und niedrigere Fixkosten durch nicht erforderliche Maschinen mit sich.
Durch die erfindungsgemässe Verwendung der ausgekleideten Trays liegt ein Behältnis vor, das beim Einlaufen in die Vakummierung- bzw. Versiegelungsstation bis auf eine Seite, nämlich der oberen Seite, Sauerstoffdicht ist. Da darüber hinaus der kunststoffausgekleidete Kartonzuschnitt auch im Bereich des umlaufenden Randflanschs 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 Leistungsaufnahme der Verpackungsanlage zur Erzeugung der Evakuierung wird verringert, die Taktzahl der Verpackungsanlage kann dadurch erheblich angehoben werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstände der übrigen Unteransprüche. Nachstehend wird anhand sche- matischer Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert .
Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Verpackungsanlage zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens der Herstellung des Trays;
Fig. 2a zeigt eine Explosionsdarstellung einer ersten Ausführungsform der Kartonteile des erfindungsgemässen Trays zur Verwendung bei der Herstellung einer erfindungsgemässen Verpackung;
Fig. 2b zeigt eine schematische Darstellung von in Reihe angeordneten, aufgerichteten Kartonzuschnitten
gemäss einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemässen Trays ;
Fig. 2c zeigt eine Explosionsdarstellung einer Abwandlung der Kartonteile des erfindungsgemässen Trays zur Verwendung bei der Herstellung einer erfindungsgemässen Verpackung;
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht eines Kartonzuschnitts für den Kragen der Verpackung gemäss Fig. 2 ;
Fig. 4 zeigt eine Draufsicht des zugehörigen Kartonzuschnitts für das Schalenteil;
Fig 5 zeigt den Randflanschbereich eines bereits mit Kunststo fverbundfolie ausgekleideten Trays;
Fig. 6 zeigt eine vergrösserte Darstellung einer erfindungsgemäss gerillten Falzkante;
Fig. 7 zeigt eine schematische Ansicht der zur Aufrichtung und Verklebung des Kartongerusts eines Trays notwendige Vorrichtung;
Fig. 8 zeigt eine schematische Ansicht des Werkzeugs der Formstation FS .
In Fig. 1 ist die Seitenansicht der Fertigungsanlage für die Trays gezeigt, die im wesentlichen vier Haupstationen hat, nämlich eine Vereinzelungsvorrichtung W9 , eine Heftstation HS für das Anheften einer Auskleidungsfolie 134 für vorgefertigte Trays, eine Formstation (FS) , in der die Kunsstoffolie in die Trays eingeformt wird, und eine vorzugsweise zweistufige
Vereinzelungsanlage 181, 182 wobei letztere ebenso einstufig ausgelegt sein kann.
Im einzelnen sind die in einer Aufrichtstation (AS) in einem eigenen Verfahren vorgefertigten, d.h. aufgerichteten und verklebten Kartonzuschnitte 110 genestet in einem Magazin bzw. Spender 112 aufgenommenen und von dort der Vereinzelungsvorrichtung W9 zugänglich. Sie werden- vorzugsweise in Reihen mit 2 bis 5 Trays nebeneinander - taktgesteuert unter Zuhilfenahme der vorzugsweise pneumatisch arbeitenden Vereinzelungsvorrichtung W9 auf ein Gefachband 111 gegeben, mit dem weiterhin taktgesteuert die Trays in eine Übergabestation US transportiert wird.
Alternativ dazu kann die AufriehtStation (AS) zum
Aufrichten und Verkleben der Kartonelemente in das
Verfahren integriert sein, indem sie der Vereinzelungsvorrichtung W9 vorgeschaltet wird.
In der ÜbergabeStation US wird das zumindest eine Tray 110 mittels einer Aushubstation 114 ebenfalls taktgesteuert mittels eines speziellen Transportstempels 113 vertikal nach oben in die Ebene EKF der Kunststofffolie 134 und in den Bereich der Heftstation HS gehoben, in der mittels beheizbarer Stempel 118 die Auskleidefolie vorzugsweise punktweise an den vor- und/oder nachlaufenden Bereichen des Randflanschs der Trays geheftet wird.
Von dieser Heftstation HS ausgehend, in der sich die reihenweise und eng aneinanderliegend angeordneten vorgefertigten Trays an der Kunststofffolie befinden und in die Formstation FS einfahren, beginnt der eigentliche Ausformungs- bzw. Auskleidungsprozess der der Formstation
analog zum Inline-Verfahren zugeführten Trays 110 mittels der Kunststoff- vorzugsweise der Kunststoffverbundfolie 134. In der Formstation wird das Auskleiden der Innenoberfläche der reihenmässig aneinander angeordneten Kartontrays 110 mit einer sauerstoffsperrenden Kunststoffverbundfolie 134 durchgeführt was untenstehend in Verbindung mit Figur 8 näher erläutert wird.
Die Kunststoffverbundfolie 134 wird von einer Endlos- Rolle 133, welche über der Einlaufstrecke der Verpackungsanlage auf einem Tragarm befestigt ist, über nicht näher bezeichnete Umlenkrollen über die in den Aufnahmeformen reihenmässig angeordneten Trays 110 im wesentlichen parallel zur Transportkette 148 gezogen und läuft dabei wie beim Inline-Verfahren ab.
Die Anzahl der zugeführten aneinandergereihten Trays pro Reihe oder Arbeitstakt kann dabei beliebig variieren.
Zur Entlastung der Transportkette 148 können die nunmehr durch die Kunststoffverbundfolie 134 zusammenhängenden Trays 110 durch ein Stützband, das taktgleich mit der Transportkette arbeitet, unterstützt werden.
Anschliessend werden die fertig innenbeschichteten Trays wiederum mittels der Transportkette den Vereinzelungsstationen 181, 182 zugeführt, wobei die in Reihe zusammenhängend angeordneten Trays 110 erneut durch ein taktgleich arbeitendes Transportband 150 unterstützt werden können.
Wie ebenso in Fig. 1 erkennbar, erstreckt sich die Transportstrecke der Transportkette 148 und des Stützbandes 150 vom Spender bis unmittelbar hinter die zweistu- fige Vereinzelungsstation 181, 182, so dass die gesamte
Anlage taktgleich arbeitet. 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 fertigen Einzel-Trays vor.
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 diesen Ferigungsprozess durchlaufenden Halbzeuge bzw. Roh-Trays 10 gemäss einer ersten Ausführungsform sind in Explosionsdarstellung in Figur 2a dargestellt. Sie weisen erfindungsgemäss besonders ausgestaltete Randflansche 52 auf, die von einem durchgehenden Kragen gebildet sind, der auf ein Schalenteil 40 aufgesetzt ist.
Figur 2a zeigt die beiden Bestandteile des Roh-Trays 10 dieser Ausführungsform im vorgeformten Zustand, den Kragen 52 und das Schalenteil 40 in einem schon aufgerichteten und verbundenen, vorzugsweise verklebten Zustand, unmittelbar, bevor die Teile zusammengesetzt und miteinander verbunden, vorzugsweise verklebt werden.
Obwohl dabei an einem Seitenwandabschnitt 43 des Schalenteils 40 Seitenlaschen 7a, 7b zu erkennen sind, die aussenseitig mit den jeweiligen Nachbar- Seitenwandabschnitten 43 verklebt sind, werden die Seitenlaschen bevorzugt innenseitig angeklebt. Auf der Innenseite des Trays ist umlaufend Klebelack 47 aufgetragen, mit dem bei entsprechender Wärmezufuhr das
Schalenteil 40 mit den am Kragen abgefalzten Klebelaschen 51 verklebbar ist.
Beide Teile sind als Kartonzuschnitt gestaltet, wobei vorzugsweise ein zwei- oder mehrlagiger Karton Anwendung findet, so dass die Aussenseite des Trays eine andere Qualität als die Innenseite haben kann, so dass sich die Aussenseite zur Bedruckung und als Träger für einen Klebelack eignet, wohingegen die Innenseite eine für gute Anhaftung der Auskleidefolie nötige Rauheit aufweist. Die Glattheit der Aussenoberflache kann beispielsweise durch eine Beschichtung oder Lackierung erreicht werden.
In Fig. 2b sind aufgerichtete, Kartonzuschnitte 10b gemäss einer zweiten Ausführungsform perspektivisch dargestellt, die reihenweise angeordnet sind, wie es beim Durchlauf des oben beschriebenen FertigungsVerfahrens erwünscht sein kann. Es sind Überlappungsabschnitte, bzw. Klebelaschen 55 zwischen benachbarter Wandabschnitte der Trägerschalen erkennbar. Allerdings findet eine Überlappung nicht im Bereich des Randflansches, bzw. der Randflanschsegmente 52b statt, so dass eine zusammenhängende, stufenlose Siegelfläche geschaffen werden kann basierend auf den auf Gehrung geschnittenen, sich gegenseitig abstützenden Randflanschsegmenten 52b.
Selbstverständlich sind Abweichungen von den gezeigten Varianten möglich, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. Figur 2c zeigt eine etwas modifizierte Gestaltung des Zuschnitts für den Tray. Der durchgehende Kragen 452 wird exakt über die abgewinkelten Randflanschsegmente 444 der Seitenwände 443 des Schalenteils 440 gesetzt und damit fest verbunden, vorzugsweise verklebt. Er kann dabei ohne Laschen ausgebildet sein, wodurch aber ein Einpassen auf die Randflanschsegmente 444 erschwert
wird. Deshalb können am Kragen 452 - wie in Fig. 2c durch gestrichelte Linien angedeutet - auch Laschen angebracht werden, obwohl die Verklebung zwischen der Unterseite des durchgehenden Kragens 452 und der Oberseite der Randflanschelemente 444 erfolgt, um das Einpassen zu erleichtern.
Mit "x" sind dabei diejenigen Bereiche bezeichnet, an denen benachbarte Wandsegmente 443 durch Klebe-, bzw. Überlappungslaschen 443 A miteinander verbunden sind. Dabei ist in der Abwandlung in Fig. 2c an jedem Wandsegment 443 eine Seitenlasche ausgeführt. In den in Fig. 2a, 2b dargestellten bevorzugten Ausführungsformen sind andererseits an jedem zweiten Wandsegment 43, 43a jeweils beidseitig Klebe-, bzw. Seitenlaschen auf.
In den Figuren 3 und 4 sind die Rohteile, bzw. die Zuschnitte, aus denen die Tray-Bestandteile der ersten Ausführungsform geformt werden, in der Draufsicht im einzelnen gezeigt.
Das Zuschnittelement des den Randflansch 52 bildenden Kragens gemäss der in Fig. 2a gezeigten Ausführungsform des Trays aus einem Schalenteil und einem Kragen ist - wie in Figur 3 gezeigt - so geschnitten, dass ein ringförmig umlaufender Kragen 52 innenseitig trapez- und dreieckförmige Laschen 51 aufweist, die mit temperatursensitivem Klebelack beschichtet sind (gestrichelt angedeutet) und über Falzkanten, bzw. Sollknicklinien 8a am Randflansch hängen. Der Klebelack ist dabei auf der glatten, bzw. lackierten oder beschichteten Oberfläche des Zuschnittelements aufgetragen, da er dort besser anhaftet und nicht vom aufgerauhten Karton der Gegenseite aufgesogen wird. Der Kragen wird so mit einem entsprechenden Schalenteil
verklebt, dass die aufgerauhte Oberfläche des Kragenteils ins Innere des Trays zeigt, um so eine rauhe Oberfläche zur besseren Haftung der Auskleidefolie zur Verfügung zu stellen. Die Sollknicklinien 8a sind dabei als in den Kartonzuschnitt eingeprägte Rillen 53 ausgeführt.
Eine solche in den Karton eingeprägte Rille 53 ist in Figur 6 dargestellt. Die Rillung ist in Richtung der Biegung (durch die beiden Pfeile angedeutet) ausgeführt, um an der Falzkanten-, bzw. Sollknicklinienaussenseite Spannung während des Aufrichtens des Zuschnitts, bzw. während der Falzung zu vermeiden. Dabei zeigt sich, dass beim Aufrichten des Kartonzuschnitts (Biegung in Richtung der beiden Pfeile) das in der Rille 53 gestaucht vorhandene Material dazu führt, das im aufgerichteten Zustand des Kartons kein Anriss entsteht, sondern eine Materialverdickung an der Innenseite des gebildeten Winkels .
Es ist aber auch eine Rillung in zur Biegung entgegengesetzten Richtung möglich. So ist beispielsweise der in Figur 3 abgebildete Umlaufkragen-Zuschnitt bevorzugt an der Seite angerillt, die im zusammengebauten Zustand des Trays nach aussen zeigt . Dadurch wird erreicht, dass der bei der Falzung der Falzrillen entstehende Wulst einem passgenauen Einfügen des Umlaufkragen-Halbzeugs in das aufgerichtete Schalenhalbzeug nicht im Wege steht. Ein Aufplatzen des Kartons auf der Innnenseite kann dabei in Kauf genommmen werden, da diese im zusammengebauten Zustand durch die Auskleidefolie geschützt ist.
Das Schalenteil 40 der zweiteiligen Ausführungsform des Trays wird aus einem Zuschnittelement gemäss Figur 4 gebildet. An einem Bodenteil 41 hängen über gerillte
Knicklinien 8a die Seitenwandabschnitte 43 , die sich im aufgerichteten Zustand berühren. An jedem zweiten Seitenwandabschnitt 43 befinden sich jeweils an beiden Seiten Seitenlaschen 7a, 7b, die mit Klebelack beschichtet sind (siehe gestrichelte Linie in Fig. 4) mit denen die Seitenwandabschnitte nach Aufrichtung des. Zuschnittelements miteinander verklebt werden, so dass ein stabiles Schalenteil entsteht. Auch in diesem Fall wird der Klebelack auf die glatte Oberfläche des Zuschnittelements aufgetragen, so dass die Seiten-, bzw. Klebelaschen 7a, 7b auf der Innenseite der Wandabschnitte 43 anliegen, um einen auf die Aussenseite des Zuschnittelements aufgebrachten Druck nicht zu verdecken.
Die Falzkanten, bzw. Knicklinien 8b zwischen den Seitenlaschen 7a, 7b und Seitenwandabschnitten 43, die solche aufweisen, können gerillt oder ungerillt sein, da der Knickwinkel zwischen Seitenwandabschnitt 43 und Seitenlaschen 7a, 7b in aufgerichtetem Zustand relativ klein ist. Um eine sichere Formgebung zu gewährleisten, können diese Knicklinien auch perforiert, bzw. angeritzt sein, falls zwischen den entsprechenden Seitenwandabschnitten 43 kleine Winkel auftreten, die es erschweren, das Zuschnittelement in die gewünschte Endform zu falzen, bzw. aufzurichten.
Weil die abgewinkelten Laschen 51 im auf das Schalenteil 40 aufgesetzten Zustand mit den Seitenwänden 43 verbunden, vorzugsweise verklebt sind, werden letztere vom Randflansch 52 stabilisiert. Dadurch, dass die Seitenwände untereinander mit den Seitenlaschen 7a, 7b verklebt sind, wird die Stabilität des Trays weiter erhöht. Man erreicht so, dass sich mit geringem Materialeinsatz - geringes Kartongewicht - eine hohe Ver- windungssteifigkeit des Trays ergibt.
Gestrichpunktet sind Randflanschelemente 52b angedeutet, die alternativ an einem Zuschnittelement eines aus nur einem Zuschnittelement zu fertigendem Tray angebracht sind. Durch entsprechende Formgebung der Randflanschelemente 52b derart, dass sie in Siegelstellung auf Gehrung gegeneinander abgestützt sind, wird bei genügender Passung den Stabilitätsanforderungen entsprochen. Ein solcher Zuschnitt, bzw. Zuschnittelement könnte natürlich optional auch zusammen mit einem
Kragenteil-Zuschnittelement Anwendung finden, etwa um mittels einer Verklebung im Bereich des Randflansches
(und an eventuell vorhandenen Klebelaschen des
Kragenteil-Zuschnittelements) einen ununterbrochen umlaufenden, durchgehenden Randflansch zu ermöglichen.
Die zur Aufrichtung und Verklebung des Kartongerusts eines Roh-Trays 10 notwendige Vorrichtung, eine Bodenform und ein beheizbarer Stempel, ist in Figur 7 in schematisierter Ansicht dargestellt. In einer Bodenform
316 wird der Kartonzuschnitt 40 aufgerichtet und passgenau mittels einer Luft-Absaugeinrichtung 319 stabilisiert. Fluchtend oberhalb der Bodenform ist die obere Form 318 angeordnet, die den aufgerichteten Kragen mit Randflansch 52 trägt.
Das Zusammenfahren der Formen 316, 318 erfolgt, nachdem ein an einer der in Überlappung zueinander kommenden Flächen von Seitenwänden und/oder Laschen aufgetragenes Klebemittel, vorzugsweise ein temperaturabhängiger
Klebelack erwärmt und damit klebefähig gemacht wurde. Dazu ist eine Heizeinrichtung 320 vorgesehen, die als elektrische Heizung mit einen Ohm' sehen Verbraucher 321 ausgeführt ist, der sich auf Höhe der Klebelaschen des in die obere Form 318 eingelegten Kragens befindet. Die
Bereiche, an denen der Kleber aufgetragen ist, sind unterschiedlich geformt angedeutet, was zum Ausdruck bringen soll, dass hier eine Variationsvielfalt bei der Gestaltung, je nach Beanspruchungsprofil der Trays besteht.
Selbstredend kann auch Heiss- oder Kaltkleber verwendet werden oder ein anderes Heizsystem Anwendung finden.
Nachdem das Kartongerüst des Trays fertiggestellt wurde, wird der Tray in der Formstation (FS) mit einer in der Heftstation angehefteten, gasdichten Verbundfolie ausgekleidet .
In der Seitenansicht gemäss Fig. 8 ist erkennbar, auf welche Weise in der Formstation FS die Werkzeughälften 116 und 118 mit den reihenweise aneinanderliegenden Trays zusammenwirken und mittels einer Heizeinrichtung 172 die Innen- bzw. Oberflächen der reihenmässig aneinanderliegenden Trays 10 mit der Kunststoffverbundfolie 134 auskleiden.
Das Werkzeug der Formstation FS, das nach dem soge- nannten Skin-Verfahren arbeitet, besteht aus einer Unterform 116 und einer Oberform 118, die entsprechend dem in Fig. 8 gezeigten Pfeil getaktet auseinander- und zusammengefahren werden. Hierbei hat die Unterform 116 vorzugsweise ein Profil zur formschlüssigen Aufnahme der Kartonzuschnitte 10, so dass die Randflansche 52 der Kartonzuschnitte 10 abgedichtet abgestützt werden. Die Oberform 118 ist darüber hinaus so gestaltet, dass eine Heiz- einrichtung 172 aufgenommen werden kann. Mit 173 und 173A sind Ausnehmungen in dem Ober- bzw. Unterteil 116,118
dargestellt, die entsprechend den an den Randflanschen vorgesehenen Griffmulden ausgestaltet sind.
Die Funktionsweise der Formstation FS wird im folgenden kurz beschrieben:
Wird eine Reihe von aufgerichteten Kartonzuschnitten, die mit ihren Randflanschen in Reihe dicht aneinanderliegen und somit eine sattelförmige Auflage bilden, über die angeheftete Kunststofffolie 134 (Heftungspunkte) in die Formstation FS eingebracht, so bewegt sich das zuvor nach unten ausgefahrene Werkzeugunt'erteil 116 der Formstation FS in Pfeilrichtung nach oben. Beim Zusammenfahren des Werzeugunterteils 116 gegen das Werkzeugoberteil 118 wird im Werkzeugoberteil 118 ein nahezu vollständiges Vakuum angelegt. Die über die eng aneinanderliegend reihenförmig angeordneten Kartonzuschnitten 10 liegende Kunststoffverbundfolie 134 wird dadurch vollflächig an die Heizplatte 172 angelegt und durchgewärmt.
Nach Ablauf der vorgegebenen Heizzeit wird das Werkzeugoberteil 118 bei gleichzeitiger Evakuierung des Werkzeugunterteils 116 belüftet. Durch diesen Wechseln entsteht ein Differenzdruck von ca. 1 bar, welcher eine vollflächige Wärmekaschierung zwischen der Kunststoffverbundfolie und den Trayinnenseiten bewirkt (siehe gestrichelte Linie 134A) .
Gleichzeitig werden die durchgehenden Randflansche 52 vollflächig wärmekaschiert.
Da nun die Innenoberflächen der eng aneinandergereihten Kartonzuschnitte mit der Kunststoffverbundfolien ausgekleidet ist, wird die Formstation FS taktgleich geöff- net, womit jetzt die durch die Kunststoffverbundfolie zu-
sammenhängend verbundenen Trays freigegeben werden und zum Füllen mit der Transportkette 148 weiterbefördert werden.
Denkbar ist, dass die Tray-Reihen nach dem Verlassen der Formstation FS über eine besondere Vorrichtung keimfrei bzw. steril gemacht werden. Hierbei handelt es sich in vorteilhafter Weise um eine sogenannte "Wasserstoff-Peroxid-Dusche" .
In Figur 5 (Schnitt längs des Randflansches 52 eines Roh-Trays 10 mit daraufliegender Verbundfolie 134) sind die die Verbundfolie 134 bildenden Einzelschichten dargestellt. Die Kunststoffverbundfolie 134 weist eine Sauer- StoffSperrschicht 136, eine Siegelschicht 138, vorzugsweise aus peelbaren Polyethylen, sowie eine Haftschicht 137 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 134 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.
Die so vorgefertigten Trays können, nachdem sie die Vereinzelungseinrichtung 181, 182 durchlaufen haben, genestet gestapelt und zur Befüllung abtransportiert werden. In einem zweiten Prozess können die Trays dann befüllt und versiegelt. Als Vorrichtung dazu bietet sich ein sogenannter Tray-Sealer an.
Die Deckelfolie ist vorzugsweise ebenso aus eine Kunststoffverbundfolie 134 hergestellt, die eine SauerstoffSperrschicht enthält, welche auf der den Kartonzuschnitt zugewandten Seite von einer peelbaren Kunststoff- schicht vorzugsweise aus modifiziertem Polyethylen abgedeckt ist. Diese Schicht bildet dann mit der Kunststoff- erbundfolie 134 über Siegelstege der Randflansche die Siegelnähte.
Aufgrund des angewendeten erfindungsgemässen Verfahrens sowohl bei der sauerstoffdichten Kunststoffverbundfolie als auch bei der sauerstoffdichten Deckelfolie kann eine Verbundkombination von Folien der Polyolefingruppe Anwendung finden. Diese Verbundkombination kann als Monofolie recycliert werden. Es hat sich gezeigt, dass im Bereich der PE-Schwerfolienherstellung dieses Regranulat als Füllmaterial verwendet werden kann.
Anstelle von Karton können die Zuschnitte selbtredend auch aus anderen - auch in bezug auf ihre Umweltverträglichkeit - geeignet erscheinenden Materialien, wie beispielsweise Zellulose, bestehen.
Aufgrund der vorgenommenen InnenbeSchichtung mittels der Kunststoffverbundfolie wird die Stabilität des Trays besonders über die erfindungsgemäss ausgestalteten Randflansche ganz erheblich verbessert. Nach dem Erstarren verliert die Kunststoffverbundfolie 134 erheblich an Fle- xibilität und steift den gesamten Tray zusätzlich über die Randflansche aus .
Durch die nachfolgende Versiegelung mit der Deckelfolie über die umlaufenden Randflansche erhält der Karton-
zuschnitt eine zusätzliche Verwindungssteifigkeit bzw. Formstabilität .
Selbstverständlich sind Abweichungen von den gezeigten Varianten möglich, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen.