DE19514072C2 - Behälter und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Behälter nach dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1 sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6.

Insbesondere betrifft die Erfindung Behälter für Lebensmittel wie beispiels­ weise Molkereiprodukte.

Ein großer Teil der heute in Bechern oder becherähnlichen Behältern ver­ kauften Milchprodukte, aber auch andere "Food-" und "Nonfood-"Produkte müssen luftdicht verschlossen auf den Markt gelangen, wobei nicht in jedem Fall eine Gasdichtheit gefordert ist. Die bekannten Becher weisen für einen derartigen Verschluß eine Becherwandung auf, die im Bereich der Auflage­ fläche einer Verschlußfolie verstärkt ausgeformt ist und insbesondere einen nach außen überstehenden sogenannten Siegelrand aufweist. Ein solcher Siegelrand besteht typischerweise wie die Becherwandung aus Kunststoff und hat zum Beispiel eine Breite von ca. 2 mm bis 4 mm und eine Dicke von 0,5 mm bis 1,5 mm. Die Becherwandung hat dabei üblicherweise eine Wandstärke von 0,5 mm bis 1,5 mm.

Die bekannten Becher werden mit einer Aluminiumplatine verschlossen, die an ihrer dem Becher zugewandten Seite mit einem Haftmittel beschichtet ist. Typischerweise wird als Haftmittel ein Siegellack verwendet, der aus einem Kunststofflack mit tiefem Schmelzpunkt oder alternativ hierzu aus einem Heißkleber besteht. Als Verschlußfolie kann anstelle einer Aluminiumplatine auch eine Kunststoffolie verwendet werden.

Zum Verschließen der Becher mit der jeweiligen Verschlußfolie wird diese flach auf den Becher positioniert und durch einen sogenannten Siegelkopf solange erwärmt, bis sich der Siegellack partiell verflüssigt. Im Anschluß daran wird die Verschlußfolie mit einer definierten Kraft gegen den Siegel­ rand gedrückt. Die in der Verschlußfolie und im geschmolzenen Siegellack enthaltene Wärmeenergie bringt dabei den Kunststoffsiegelrand partiell zum Schmelzen. Im Ergebnis wird eine innige Verbindung zwischen Verschlußfo­ lie, Siegellack und Siegelrand hergestellt.

Die beispielsweise aus der EP 0 252 792 A1 bekannten Becher und das bekannte Verfahren haben den Nachteil, daß die Becher notwendigerweise den zuvor genannten Siegelrand aufzuweisen haben. Die Kosten für das Material des Siegelrandes verteuern die Kosten des Bechers. Wird der Becher in Spritztechnik hergestellt, erhöht sich zudem die Herstellungszeit gegenüber einem Becher ohne Siegelrand. Hinzu kommen die Kosten für diejenige Fläche der Verschlußfolie, die vorgesehen ist, um den Siegelrand ganz abzudecken.

Durch den Siegelrand erhöhen sich auch das Volumen und das Gewicht eines Bechers, wobei auch das Gewicht der zuvorgenannten Fläche der Verschlußfolie beiträgt, die vorgesehen ist, um den Siegelrand ganz ab­ zudecken. Die Erhöhung des Volumens und des Gewichts eines Bechers erhöhen zudem die Transportkosten.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Becher besteht darin, daß aufgrund des relativ großen Materialaufwandes für Becher und Verschlußfolie erhöhte Aufwendungen für die Entsorgung zu erbringen sind.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Becher besteht darin, daß sich die Verschlußfolie in vielen Fällen schwer bzw. ungleichmäßig von dem Becher ablösen läßt, da die Folie unterschiedlich auf dem Becher anhaftet.

Auch erweist sich ein solcher Siegelrand als nicht mundgerecht, so daß Becher mit einem derartigen Siegelrand nicht ohne weiteres als Trinkgefäße verwendbar sind.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Becher besteht darin, daß bei der Verbindung von Verschlußfolie und Becherwandung unter Einsatz von Wärmeenergie auch ein Teil des Becherwandungsmaterials schmilzt, das sich innen und außen am Becher absetzt.

Das außerhalb des Bechers erkaltete Becherwandungsmaterial (Brauen) kann selbst bei einer kaum sichtbaren Ausformung zu Verletzungen führen.

Es sind auch Behälter einer relativ großen Wanddicke (größer als 3 mm) mit einer versiegelten Folie (Erstöffnungsgarantie) und einem Drehverschluß aus Kunststoff bekannt. Diese Behälter, beispielsweise Medizin-(Tablet­ ten)-Flaschen weisen aufgrund ihrer großen Wanddicke keinen Siegelrand auf.

Aus DE-37 33 133 A1 ist ein Becher aus Kunststoff mit einer Deckfolie bekannt, wobei eine Versiegelung der Deckfolie nur im Bereich einer Sicke mittels eines am Siegelwerkzeug angebrachten Formrings erfolgt. Die Sicke ist nicht in Form einer Vertiefung von vornherein vorhanden, sondern entsteht erst beim Verschließen des Bechers.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, einen Behälter und ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen, wobei der Materialeinsatz für den Becher minimiert wird.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch einen Becher mit den Merkma­ len nach Anspruch 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 6 gelöst.

Die Erfindung ist mit einer Mehrzahl von Vorteilen verbunden. Neben der Materialeinsparung von Behältermaterial und Verschlußfolie und dem geringe­ ren Energieeinsatz für die Herstellung besteht ein weiterer Vorteil darin, daß der erfindungsgemaße Behälter einerseits dicht verschließbar und andererseits mundgerecht ausgestaltet ist und damit auch als Trinkgefäß geeignet ist.

Die Materialeinsparung wird bei den Ausführungsformen des erfindungs­ gemäßen Behälters noch durch Vertiefungen in der Behälterwandung erhöht, welche der Aufnahme geschmolzenen Behälterwandungsmaterials dienen.

Die Verschlußfolie haftet gleichmäßig an den erfindungsgemäßen Behälter an und läßt sich somit vom Endverbraucher in einfacher Weise von dem Behälter ablösen, ohne daß Reste der Verschlußfolie an dem Behälter haften bleiben.

Das bei der erfindungsgemäßen Herstellung abgeschmolzene Behälterwan­ dungsmaterial gelangt in hierfür vorgesehenen Vertiefungen in der Behälter­ wandung, so daß ein Kontakt des geschmolzenen Behältermaterials (Kunst­ stoff) mit Luft vermieden wird. Damit werden auch die Bildung scharfer Brauen (erstarrte Kunststoffreste) und Verletzungen der die Behälter handha­ benden Personen vermieden, z. B. beim Verkauf der Becher und beim Verzehr der Behälterfüllung.

Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemaßen Behälters und des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens sowie weitere Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der Beschreibung erläutert.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 bis 3 Behälter nach dem Stand der Technik, jeweils vor und nach der Verbindung mit einer Verschlußfolie;

Fig. 4 und 5 zwei Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Behälters, eben­ falls vor und nach der Verbindung mit einer Verschlußfolie; und

Fig. 6 Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Den becherförmigen Behältern nach dem Stand der Technik, welche in den Fig. 1 bis 3 dargestellt sind, ist gemeinsam, daß diese einen Siegelrand 7 im Bereich der Auflagefläche 10 der Verschlußfolie 2 aufweisen. Dieser Siegelrand 7 ist einstückig mit der Behälterwandung 9 ausgebildet. Weiterhin ist den in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Bechern gemeinsam, daß die Verschlußfolie jeweils mit einem definierten Druck P und nach Erwärmung gegen den Siegelrand durch einen Stempel bzw. Siegelkopf 1 gedrückt wird. Die Fläche des Siegelrandes steht dabei in Beziehung zu dem ausübbaren Druck P. Je kleinflächiger der Siegelrand ausgebildet ist, umso kleiner muß auch der ausübbare Druck P sein. Kleine Drücke führen aber zu einem schlechten, unregelmäßigen Wärmeübergang vom Siegelkopf auf die Folie und von dort auf den Behälterrand, wobei scharfe Brauen außerhalb des Behälters entstehen.

In den Fig. 1b), 2b) und 3b) ist dargestellt, daß bei der Verbindung von Siegelrand 7 und Verschlußfolie 2, welche mittels thermischer Energie erfolgt, ein Teil des Behälterwandungsmaterials abgeschmolzen wird. Das abgeschmolzene Behälterwandungsmaterial 6, sogenannte Brauen, werden bei dem Verbindungsvorgang im Inneren des jeweiligen Behälters als auch außen an dem Behälter gebildet. Diese Brauen, die sich in das Innere des Behäl­ ters erstrecken, und sich auch außen am Behälter ausbilden, führen ebenso wie der abgeschmolzene Siegellack, als verbindendes Mittel 3, zu den zuvor genannten Problemen.

In Fig. 2 ist ein Siegelkopf 1 mit einem Kamm 4 dargestellt. Dieser Kamm hinterläßt auf der Verschlußfolie 2 eine Rille 8 und bewirkt eine nur partielle Siegelung auf dem Siegelrand. Die eigentliche Verbindung zwischen Verschlußfolie und Siegelrand ist damit auf eine relativ kleine Fläche be­ grenzt. Dennoch werden auch bei dieser Anordnung Brauen und abge­ schmolzene Siegellackreste innen im Behälter und auch außerhalb des Behäl­ ters gebildet.

Fig. 3 zeigt einen Behälter mit einem Siegelrand, wobei auf dem Siegelrand ein Kamm 5 angeordnet ist. Auch bei dieser Ausgestaltung des Behälters nach dem Stand der Technik entstehen wiederum Brauen, die sich ebenso wie abgeschmolzene Siegellackreste sowohl innen als auch außen am Behälter ausbilden.

Fig. 4 zeigt eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Behälters, von dem lediglich ein Schnitt durch eine seitliche Behälterwandung 9 dargestellt ist. In der Behälterwandung 9 mit einer Wandstärke w sind in ihrem oberen Bereich, das heißt im Bereich der späteren Auflagefläche 10 (Fig. 4b) für die Verschlußfolie 2, mindestens eine umlaufende Vertiefung 11, vorzugs­ weise zwei umlaufende Vertiefungen 11 vorgesehen. Die Wandstärke w ist vorzugsweise maximal 3 mm breit, insbesondere liegt die Wandstärke im Bereich von 0,5-1,5 mm.

Diese umlaufenden Vertiefungen sind bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel als Nuten 12, 13 ausgebildet. Die Nuten sind in Rich­ tung zu der aufzubringenden Verschlußfolie offen und nehmen Brauen, gegebenenfalls auch mindestens einen Teil abgeschmolzenen Siegellacks auf. Die Nuten erstrecken sich über die gesamte Behälterwandung in deren oberen Bereich, also längs zu der Behälterwandung.

Zwischen den beiden Nuten ist die Behälterwandung als umlaufender, rippen­ artiger Vorsprung 16 ausgebildet, Fig. 4a. Wie aus Fig. 4b ersichtlich, wird bei dem Andrücken der Verschlußfolie 2 gegen die Behälterwandung 9 um eine Strecke 5 das Material des Behälterwandungsvorsprungs abge­ schmolzen. Der Schmelzvorgang kann durch die Erwärmung der Verschluß­ folie 2 und die auf die Behälterwandung übertragene Wärme ausgelöst wer­ den. Bei dem Schmelzvorgang wird der an der Unterseite der Verschlußfolie anhaftende Siegellack verflüssigt, wobei der flüssige Siegellack den flüssigen Kunststoff der Behälterwandung in die Nuten drückt. Bei dieser Ausfüh­ rungsform des erfindungsgemäßen Bechers werden also die Brauen gebildet, die in die beiden Nuten 12, 13 fließen und dort erstarren.

Bei diesem Verbindungsvorgang wird die Verschlußfolie 2 um eine vor­ gegebene Strecke S gegen die Behälterwandung 9 gedrückt. Wie noch erläutert wird, wird die Strecke S insbesondere in Abhängigkeit der Wand­ stärke w der Behälterwandung gewählt.

Die Nuten 12, 13 nehmen auch mindestens einen Teil des Siegellacks auf, der bei der Verbindung von Verschlußfolie und Behälterwand erwärmt wird, so daß gegebenenfalls nur noch eine geringe Menge abgeschmolzenen Siegel­ lacks im Inneren des Behälters verbleibt bzw. sich außen am Behälter absetzt.

Durch diese Ausgestaltung der Behälterwandung im Bereich der Auflage­ fläche wird zugleich erreicht, daß die abgeschmolzenen Brauen an ihrer der Verschlußfolie zugewandten Seite im Öffnungsbereich der Nuten ebenfalls mit dieser verbunden werden. Damit wird die Fläche der Verbindung zwischen Behälterwandung und Verschlußfolie über den Querschnitt des umlaufenden, rippenartigen Vorsprungs 16 erweitert und die Verbindung verstärkt.

Die Auflagefläche 10 bzw. Schmelzzone ist an dem gesamten Umfang der Behälterwandung gleich breit, womit eine gleichmäßig starke Verbindung zwischen Folie und Behälterwandung erzielt wird.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Behälters, wobei die Vertiefung in der Behälterwandung im Bereich der späteren Auflagefläche durch Abschrägungen 14, 15 gebildet ist.

Der umlaufende, rippenartige Vorsprung 16 zwischen den Abschrägungen 14 und 15 wird wie bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform bei der Verbindung von Verschlußfolie und Behälterwandung partiell abgeschmolzen, so daß wiederum Brauen gebildet werden. Diese Brauen werden von den Abschrägungen aufgenommen.

Die erfindungsgemäßen Behälter weisen also keinen besonders ausgebildeten Siegelrand auf, vielmehr liegt die Verschlußfolie unmittelbar auf der Behäl­ terwandung auf, die im Bereich der Auflagefläche denselben Querschnitt hat wie in einem daran nach unten anschließenden Bereich bzw. wie in der übrigen Behälterwandung.

Die Breite der Auflagefläche ist damit maximal gleich der Wandstärke w der Behälterwandung.

Die Behälterwandung besteht üblicherweise aus Kunststoff, während die Verschlußfolie üblicherweise aus Aluminium oder aus Kunststoff besteht.

Bei den in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsformen des erfin­ dungsgemäßen Behälters haftet die Verschlußfolie gleichmäßig an der Behäl­ terwandung an. Beim Öffnen des Behälters wird durch Wegreißen der Verschlußfolie 2 auch der Großteil des Siegellacks weggerissen. Die dann bloßgelegten Brauen, die in den umlaufenden Vertiefungen 11 (12, 13, 14, 15) lagern, können in dieser Lage jedoch keine Verletzungen bei der Hand­ habung des Behälters verursachen.

Fig. 6 zeigt den Zusammenhang zwischen der Strecke S, um die die Ver­ schlußfolie 2 in Richtung auf die Behälterwandung 9 gedrückt wird, und deren Wandstärke w im Bereich der Auflagefläche. Die Wandstärke w der Behälterwandung liegt im Bereich von 0,5-1,5 mm. Der umlaufende, rippen­ artige Vorsprung 16 (Fig. 4, 5, 6), der mindestens partiell abgeschmol­ zen wird, hat eine Breite von beispielsweise 0,3 mm und eine Höhe von 0,2 mm. Die Strecke S, d. h. der sogenannte Siegelweg ist die Entfernung zwischen der in Fig. 6a gezeigten Position des Siegelkopfes und der oberen horizontalen Kante des Anschlags a und entspricht ungefähr der halben Höhe dieses Vorsprungs. Er beträgt etwa 0,1 mm. Der Druck P ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht relevant, da der Siegelkopf voll auf einen Anschlag a gepreßt wird (Fig. 6).

Die Herstellung eines erfindungsgemäßen Bechers erfolgt dadurch, daß die Verschlußfolie (2) zunächst auf die Behälterwandung im Bereich einer Auflagefläche positioniert wird. Die Behälterwandung weist keinen Siegelrand auf, vielmehr hat die Behälterwandung im Bereich der Auflagefläche dieselbe Wandstärke w wie im daran nach unten anschließenden Bereich der Behälter­ wandung. Der Behälter hat die in den Fig. 4-6 dargestellte Form und wird insbesondere im Spritzgußverfahren hergestellt. Die Verschlußfolie wird zumindest im Bereich der Auflagefläche auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt und im Anschluß daran wird die auf die vorgegebene Temperatur erwärmte Verschlußfolie gegen die Behälterwandung gedrückt.

Während im Stand der Technik die Verschlußfolie mit einer definierten Kraft bzw. Druck P (Fig. 1 bis 3) auf den Siegelrand 7 gepreßt wird, wird erfindungsgemäß die Verschlußfolie nach ihrer Positionierung auf der Aufla­ gefläche um eine vorgegebene Strecke S auf die Behälterwandung gepreßt. Wenn der Siegelkopf 1 um die Strecke S bis zum Anschlag a gefahren wird, drückt die erwärmte Verschlußfolie 2 auf den umlaufenden, rippen­ artigen Vorsprung 16, der partiell abschmilzt. Der Siegellack wird im Bereich des umlaufenden, rippenartigen Vorsprungs 16 nach links und rechts (Fig. 6) weggedrückt. Der erwärmte Siegellack wiederum drückt das ge­ schmolzene Behälterwandungsmaterial in die Öffnungen (11, 12, 13, 14, 15). Die Nuten sind etwa 0,1 mm tief und etwa 0,1 mm breit. Die vorgegebene Strecke S wird insbesondere in Abhängigkeit von der Wandstärke w der Behälterwandung im Bereich der Auflagefläche gewählt.

Typische Werte für die vorgegebene Temperatur des Siegelkopfes bzw. der von dem Siegelkopf kontaktierten Verschlußfolie betragen etwa 150-180°C, sofern die Behälterwandung aus Polystyrol (PS) verwendet wird. Besteht die Behälterwandung aus Polypropylen (PP), beträgt die Siegelkopftemperatur bzw. die Temperatur, auf die die Verschlußfolie erwärmt wird, etwa 200°C. Es kann auch vorgesehen sein, daß bei der Verwendung von Polypropylen der Siegelkopf etwas länger auf die Verschlußfolie bzw. die Behälterwandung gepreßt wird.

Die Verschlußfolie besteht typischerweise aus Aluminiumplatinen, die an ihrer der Behälter zugewandten Seite eine etwa 0,05 mm dicke Siegellack­ schicht aufweisen. Die Aluminiumfolie selbst ist ca. 0,2 mm dick.

Die Erfindung ist allgemein auf Behälter anwendbar, die lösbar mit einer Verschlußfolie abdeckbar sind. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet sind Yoghurtbecher, Behälter für weitere Molkereiprodukte und sonstige Lebens­ mittel. Darüber hinaus ist die Erfindung auch auf Behälter für Kosmetika und sonstige Produkte anwendbar.

Claims (7)

1. Behälter aus Kunststoff mit einer seitlichen Behälterwandung (9), wobei die Behälterwandung (9) insbesondere eine Wanddicke (w) von etwa 0,5 bis 1,5 mm aufweist, und mit einer Auflagefläche (10), mit der eine Verschlußfolie (2) unter Wärmeeinwirkung lösbar verbindbar ist, wobei der Verschluß des Behälters ausschließlich durch die Verschlußfolie (2) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Auflagefläche (10) maximal gleich der Wanddicke der Behälterwandung (9) ist, und daß die Auflagefläche (10) der Behäl­ terwandung (9) mindestens eine umlaufende Vertiefung (11) aufweist, die Material (6) der Behälterwandung (9), welches bei der Verbindung der Verschlußfolie (2) mit der Auflagefläche (10) der Behälterwandung (9) verdrängt wird und/oder Material eines die Verschlußfolie (2) und die Auflagefläche (10) der Behälterwandung (9) verbindenden Mittels (3) aufnimmt.

2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufende Vertiefung (11) durch mindestens eine Nut (12, 13) gebildet ist.

3. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufende Vertiefung (11) durch eine Abschrägung (14, 15) der Behälterwandung (9) gebildet ist.

4. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verschlußfolie (2) aus Aluminium oder Kunststoff besteht.

5. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Auflagefläche (10) der Behälterwandung (9) einen umlaufenden, rippenartigen, aufragenden Vorsprung (16) aufweist, dessen Breite kleiner als die Wanddicke (w) der Behälterwandung (9) ist und zu dessen beiden Seiten jeweils eine Vertiefung (11) angeordnet ist.

6. Verfahren zur Herstellung eines Behälters nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem eine Verschlußfolie (2) mit der Behälterwandung (9) verbunden wird, dadurch, daß die Verschlußfolie (2) auf einer Auflage­ fläche (10) der Behälterwandung (9) positioniert und die Verschlußfolie (2) zumindest in dem Bereich, in dem die Verschlußfolie (2) mit der Auflagefläche (10) der Behälterwandung (9) verbunden wird, auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt und gegen die Auflagefläche (10) der Behälterwandung (9) gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußfolie (2) nach ihrer Positionierung auf der in ihrer Breite maximal der Wanddicke (w) der Behälterwandung (9) entspre­ chenden Auflagefläche (10) auf die Auflagefläche (10) der Behälterwan­ dung (9) gedrückt wird, wobei die Auflagefläche (10) der Behälterwan­ dung (9) um einen Betrag (S) partiell abgeschmolzen wird und ge­ schmolzenes Behälterwandungsmaterial in die mindestens eine umlaufende Vertiefung (11) der Auflagefläche (10) der Behälterwandung (9) fließt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der abzu­ schmelzende Betrag (S) der Auflagefläche (10) der Behälterwandung (9) in Abhängigkeit von der Wanddicke (w) der Behälterwandung (9) an der Auflagefläche (10) gewählt wird.