TECHNISCHES GEBIET
-
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines
Verpackungsbehälters.
STAND DER TECHNIK UND KURZBESCHREIBUNG
-
Flaschen, Papierbehälter, Metalldosen usw. wurden bisher als Verpackungsbehälter
zur Aufnahme von flüssigen Lebensmitteln wie beispielsweise Lebensmitteln in
flüssiger Form verwendet. Dabei wird in die Verpackungsbehälter eine vorgegebene
Menge dieser flüssigen Lebensmittel eingefüllt, um sie nach dem Versiegeln auf den
Markt zu bringen. Unter diesen Behältern eignen sich Flaschen für den Verkauf über
Verkaufsautomaten nur schlecht, da diese Behälter nicht stoßfest sind und leicht
brechen. Auch wenn sich Papierbehälter zum Verkauf über Automaten eignen, da sie
unter Stoßeinwirkung nicht brechen, fließt das darin enthaltene flüssige Lebensmittel
leicht aus der Ausgießtülle des Behälters aus, wenn dieser beim Öffnen verformt
wird, weil diese Behälter flexibel sind.
-
Metalldosen, die stoßfest sind und eine hohe Steifigkeit besitzen, eignen sich
dagegen für den Verkauf über Automaten, da sie hoch stoßfest und ausreichend steif
sind. Weggeworfene herkömmliche Metalldosen lassen sich jedoch nicht problemlos
zusammendrücken. Außerdem ist es mühsam, weggeworfene Aluminiumdosen und
Stahldosen getrennt voneinander wieder aufzubereiten. Da es nicht möglich ist, ein
flüssiges Lebensmittel in Metalldosen durch Induktionswärme beim Verkauf des
heißen flüssigen Lebensmittels über Verkaufsautomaten zu erwärmen, erfolgt die
Erwärmung im allgemeinen durch indirekten Kontakt mit heißer Luft. Somit dauert es
lang, bis das flüssige Lebensmittel auf eine gewünschte Temperatur erwärmt ist. Da
Metalldosen nur unzureichende Eigenschaften hinsichtlich der Wärmeisolierung
besitzen, sind Metalldosen leicht zu heiß zum Anfassen, nachdem sie aus Verkaufsautomaten
ausgegeben wurden, und kühlt das flüssige Lebensmittel in kurzer Zeit
wieder ab.
-
In der deutschen Patentschrift DE-A-36 07 211 wird ein Verpackungsbehälter mit
einem Außenbehälter aus Polypropylen und einer innenliegenden Folie mit mehreren
Materialschichten, beispielsweise aus Polypropylen, Polyvinylidenchlorid, usw.,
beschrieben, bei welchem zumindest zwischen einigen dieser Schichten ein Klebstoff
vorgesehen ist und alle anderen Schichten durch ausreichende Erwärmung der
verschiedenen Schichten miteinander verschweißt werden können.
-
Die Folie kann durch Absaugen einer Form unter Einsatz von Leitungen im oberen
Formteil und Öffnungen im Außenbehälter verformt werden.
-
In der US-Patentschrift 5,043,130 wird ein Verfahren zur Herstellung etikettierter
Behälter beschrieben. Dabei wird auf der Innenfläche eines rohrförmigen Etiketts immer
eine Klebstoffschicht eingesetzt, um das Etikett mit einer Kunststofffolie zu
verbinden. Entsprechende Werkstoffe für das Etikett, die Klebstoffschicht oder die
Kunststofffolie, die in diesen Vorveröffentlichungen beschrieben werden, sind
beispielsweise Polypropylen, Polyethylen, Polyester, usw.
-
Im Hinblick auf diesen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
ein Verfahren zur Herstellung eines Verpackungsbehälters zu schaffen, mit welchem
sich die Probleme bei herkömmlichen Verpackungsbehältern lösen lassen, wobei
unter anderem ein Verpackungsbehälter hergestellt wird, der sich nach dem
Wegwerfen problemlos wieder aufbereiten lässt, der ein Erwärmen des darin enthaltenen
flüssigen Lebensmittels durch Induktionswärme ermöglicht, und der gute
Eigenschaften hinsichtlich der Wärmeisolierung bietet.
-
Dabei ist ein Verfahren zur Herstellung eines Verpackungsbehälters gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung vorgesehen, bei welchem in eine Formvertiefung
ein Außenbehälter eingesetzt wird und dann im Inneren des Außenbehälters eine
mehrlagige Kunststofffolie zu becherartiger Form mittels eines Verfahrens zur
Aufweitung des Endes (Formverfahren unter Aufweitung des Endes) verformt wird,
wodurch ein Behälter geformt und unter Verwendung der während des Formvorgangs
eingesetzten Wärme der Behälter integral mit dem Außenbehälter durch
Aufschmelzen verbunden wird. Anschließend kann in den Behälter ein Lebensmittel eingefüllt
und der sich so ergebende Behälter mit einem Deckel verschlossen werden. Die
Fläche des Außenbehälters bzw. der Ummantelung, die sich mit dem Behälter in
Berührung befindet, wird aus einem geschäumten Kunststoffmaterial gebildet, das mit dem
Kunststoff verträglich ist, der die äußerste Schicht der becherförmig verformten
mehrlagigen Folie bildet.
-
Entsprechend einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei
dem Kunststoff, der die äußerste Schicht der becherförmig verformten mehrlagigen
Folie bildet, um Polypropylen und ist das aufgeschäumte Material geschäumtes
Polypropylen. Die mehrlagige Folie kann eine Schicht aus einem Ethylen-/Vinylalkohol-
Kopolymer aufweisen.
-
Bei dem vorstehend umrissenen Verfahren zur Herstellung eines
Verpackungsbehälters wird ein Außenbehälter in einem Formhohlraum eingesetzt und dann im
Inneren des Außenbehälters eine mehrlagige Kunststofffolie mittels eines Verfahrens zur
Aufweitung der Spitze bzw. des Endes in Becherform verformt, wodurch ein Behälter
geformt und der Behälter unter Verwendung der während des Formvorgangs
aufgebrachten Wärme integral mit dem Behälter durch Aufschmelzen verbunden wird.
Deshalb ist es nicht erforderlich, beispielsweise zwischen den Behälter und den
Außenbehälter einen thermoaktiven Klebstoff einzubringen. In diesem Fall kann der
Behälter durch Aufschmelzen mit der Ummantelung verbunden werden, da der
Kunststoff, aus dem die mit dem Behälter in Berührung kommende Fläche der
Ummantelung aus einem geschäumten Kunststoffmaterial besteht, das mit dem Kunststoff
verträglich ist, der die äußerste Lage der mehrlagigen Folie bildet.
-
Die vorliegende Erfindung bietet mehrere Vorteile. Beispielsweise wird es einfacher,
die weggeworfenen Behälter zusammenzudrücken und wieder aufzubereiten. Beim
Verkauf eines Lebensmittels mit Erwärmung über Verkaufsautomaten ist es
außerdem möglich, den Behälter durch Induktionswärme so zu erwärmen, dass die zum
Erwärmen des Lebensmittels auf eine ausreichend hohe Temperatur erforderliche
Zeit kurz gehalten werden kann. Da außerdem wegen der Verwendung des
geschäumten Materials eine hohe Wärmeisolierung gegeben ist, kann der
Verbraucher den Behälter unmittelbar nach der Ausgabe aus dem
Verkaufsautomaten in der Hand halten. Darüber hinaus kann verhindert werden, dass das im Inneren
des Behälters befindliche Lebensmittel in kurzer Zeit abkühlt. Außerdem lässt sich
verhindern, dass die während des Formvorgangs nach dem Verfahren unter
Aufweitung der Spitze auf die mehrlagige Folie aufgebrachte Wärme über die Formen
entweicht.
-
Bei dem vorstehend umrissenen Verfahren zur Aufweitung der Spitze wird die
mehrlagige Folie nach ihrer Erwärmung über ihren Schmelzpunkt hinaus geformt. Deshalb
ist es nicht erforderlich, den Behälter vor dem Einfüllen des Lebensmittels in den
Behälter zu sterilisieren. Außerdem erfährt der Behälter infolge der Ausrichtung der
Moleküle keine Schrumpfung oder Deformierung. Außerdem wird es durch den
Einsatz des Verfahrens zur Erweiterung der Spitze einfach, die Dicke des Behälters
einzustellen.
-
Da der Schmelzpunkt des Ethylen-/Vinylalkohol-Kopolymers höher liegt als der
Schmelzpunkt von Polypropylen, kann sich die mehrlagige Folie auf der Schicht aus
dem Ethylen-/Vinylalkohol-Kopolymer abstützen. Infolgedessen ist es möglich, die
mehrlagige Folie auf eine hohe Temperatur zu erwärmen. Da außerdem der Behälter
unter Bedingungen geformt wird, bei denen eine große Wärmemenge darin gehalten
wird, verbessert sich die Anhaftung zwischen dem Behälter und der Ummantelung
durch Aufschmelzen.
-
Erfindungsgemäß wird eine Hülse mit geschäumtem Material, bei der ein oberes und
ein unteres Ende jeweils nach innen umgeschlagen sind, in das Innere eines
Formhohlraums eingesetzt und dann im Inneren der Hülse eine mehrlagige Kunststofffolie
mit Hilfe eines Verfahrens zur Aufweitung einer Spitze in Becherform umgeformt,
wodurch ein Behälter geformt wird und dieser Behälter durch Aufschmelzen am
oberen und unteren Ende der Hülse durch Verwendung der während des Formvorgangs
aufgebrachten Wärme integral verbunden wird. Anschließend kann ein Lebensmittel
in den Behälter eingefüllt und der sich so ergebende Behälter mit einem Deckel
verschlossen werden.
-
Die Flächen der Hülse, die nach innen umgeschlagen werden und mit dem Behälter
in Berührung gebracht werden, sind jeweils aus einem mit dem Kunststoff, der die
äußerste Lage der zu einem Becher verformten mehrlagigen Folie bildet,
verträglichen Kunststoff gebildet.
-
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Hülse dadurch
hergestellt, dass ein zylinderförmiger Korpus mit einer Außenfläche vorgesehen ist,
welche mit einem Film überzogen ist, die aus einem verträglichen Kunststoff besteht,
und dass jeweils das obere und das untere Ende des zylinderförmigen Korpus nach
innen umgeschlagen werden.
-
Entsprechend einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht der
Kunststoff, aus dem die äußerste Lage der in Becherform verformten mehrlagigen Folie
gebildet ist, aus Polypropylen und besteht der Kunststoff, aus dem die nach innen
umgeschlagenen und mit dem Behälter in Berührung gebrachten Flächen der Folie
gebildet sind, aus Polypropylen. Der Kunststoff, der die äußerste Lage der in
Becherform umgeformten mehrlagigen Folie bildet, ist dabei Polypropylen. Die
mehrlagige Folie kann eine Schicht aus einem Ethylen-/Vinylalkohol-Kopolymer enthalten.
-
Bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines
Verpackungsbehälters wird eine Hülse mit einem geschäumten Material, deren oberes und
unteres Ende jeweils nach innen umgeschlagen ist, in einen Formhohlraum gebracht und
dann innerhalb der Hülse eine mehrlagige Folie mit Hilfe eines Verfahrens zur
Aufweitung eines Endes zur Becherform verformt, wodurch ein Behälter geformt wird
und dieser Behälter dann unter Nutzung der während des Formvorgangs
aufgebrachten Wärme durch Aufschweißen integral mit dem oberen und unteren Ende der
Hülse verbunden wird. Somit ist es erfindungsgemäß nicht notwendig, zwischen den
Behälter und die Hülse beispielsweise einen thermoaktiven Klebstoff usw.
einzubringen oder auf die Innenseite der Hülse einen thermoaktiven Klebstoff aufzutragen,
was die Lagerung und Handhabung der Hülsen vereinfacht.
-
In dem Teil der Hülse, die sich zwischen dem oberen und unteren Ende befindet,
kann mit der äußersten Lage des Behälters ein anderes Material als verträglicher
Kunststoff, beispielsweise Papiermaterial, in Berührung kommen und somit können
die Hülse und der Behälter nicht durch Aufschmelzen miteinander verbunden und
getrennt voneinander bleiben. Wird nun in den Behälter ein flüssiges Lebensmittel
eingefüllt, wird die Druckverminderung, die durch das Abkühlen derselben
herbeigeführt wird, nur durch eine Verformung des Behälters aufgefangen, so dass eine
Verformung der Hülse verhindert wird. Infolgedessen kann die Festigkeit der Hülse, die
für den Transport und die Verwendung des Behälters erforderlich ist, so ausgelegt
werden, dass sie nur einen kleinstmöglichen Wert besitzt. Daraus ergibt sich, dass
die Hülse dünn gehalten werden kann und die Kosten derselben vermindert werden
können.
-
Entsprechend einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Hülse
dadurch hergestellt, dass ein zylindrischer Korpus vorgesehen ist, dessen Außenfläche
mit einem aus einem verträglichen Kunststoff hergestellten Film überzogen ist. Die
Außenfläche eines Verpackungsbehälters wird im allgemeinen zum Zwecke eines
dekorativen Musters und zum Schutz mit einer Folie überzogen. Bei der vorliegenden
Erfindung dient der verträgliche Kunststofffilm auch als ein solcher dekorativer
Schutzfilm. Somit kann der Herstellungsschritt verringert und können die hierfür
anfallenden Kosten verringert werden.
-
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem
Kunststoff, aus dem die äußerste Schicht der in Becherform verformten mehrlagigen
Folie besteht, und dem Kunststoff, der die Flächen der Hülse bildet, die nach innen
umgeschlagen und mit dem Behälter in Berührung gebracht werden, jeweils um
Polypropylen. Die mehrlagige Folie weist eine Schicht aus einem Ethylen-/Vinylalkohol-
Kopolymer auf. Da der Schmelzpunkt des Ethylen-/Vinylalkohol-Kopolymers unter
dem Schmelzpunkt von Polypropylen liegt, kann sich die mehrlagige Folie auf der
Schicht aus Ethylen-/Vinylalkohol-Kopolymer abstützen. Infolgedessen ist es
möglich, die mehrlagige Folie auf eine hohe Temperatur zu erwärmen. Da außerdem der
Behälter unter Bedingungen geformt wird, bei denen eine große Wärmemenge darin
gehalten wird, verbessert sich die Anhaftung durch Aufschmelzen zwischen dem
Behälter und der Hülse.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich deutlich aus der
nachstehenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, in der
gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente angeben und bei welcher:
-
Fig. 1 eine teilweise im Querschnitt dargestellte Ansicht eines
Ausführungsbeispiels eines Verpackungsbehälters gemäß einem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung ist;
-
Fig. 2 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines
Verpackungsbehälters gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung darstellt;
-
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des Ausführungsbeispiels eines
Verpackungsbehälters entsprechend einem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung zeigt;
-
Fig. 4 eine Schnittansicht mit der Darstellung eines Flanschabschnitts bei einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
-
Fig. 5 eine Schnittansicht mit der Darstellung eines Teils einer Bodenwandung bei
einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
-
Fig. 6-8 Arbeitsschritte beim Formen eines Verpackungsbehälters gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen;
-
Fig. 9 eine teilweise geschnittene Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels
eines Verpackungsbehälters gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
-
Fig. 10 in einer Schnittansicht einen Teil eines Flanschabschnitts bei dem zweiten
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt, und
-
Fig. 11 einen Teil einer Bodenwandung bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung in Schnittansicht darstellt.
BESCHREIBUNG
-
In den Fig. 1 bis 5 ist ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel für einen
Behälter 11 zum Aufnehmen eines flüssigen Lebensmittels dargestellt. Der Behälter ist
vorzugsweise aus einem durchsichtigen Thermoplastmaterial mit der Eigenschaft
einer hohen Gassperrfunktion in der Form eines Bechers mit offenem oberen Ende
gebildet. Der Behälter wird vorzugsweise dadurch gebildet, dass mittels eines
Verfahrens zur Aufweitung der Spitze (Formverfahren mit Schmelzphase mittels
verdichteter Luft) eine mehrlagige Kunststofffolie in Becherform verformt wird. Die
mehrlagige Folie wird mittels eines geeigneten Verfahrens wie beispielsweise der
Formung durch Koextrusion, der Formung mit Aufblasen einer Folie, usw. hergestellt.
Gemäß Fig. 2 besteht der Behälter aus einem Korpusteil 11a mit einem Boden und
einem zylinderförmigen Querschnitt sowie einem radial nach außen verlaufenden
Flanschabschnitt 11b, der an einem oberen Ende des Korpusteils 11a vorgesehen
ist. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt der Außendurchmesser des
Behälters etwa 53 mm, während die Höhe rund 135 mm beträgt.
-
Bei dem Verfahren zur Aufweitung der Spitze zur Formung der mehrlagigen Folie
wird die mehrlagige Folie geformt, nachdem sie auf etwa 180ºC erwärmt wurde, also
auf eine Temperatur, die über dem Schmelzpunkt der Folie liegt. Infolgedessen ist es
nicht erforderlich, den Behälter 11 vor dem Einfüllen des flüssigen Lebensmittels zu
sterilisieren. Außerdem erfährt der Behälter 11 keine Schrumpfung oder Verformung
infolge der molekularen Ausrichtung während der Retortenphase. Außerdem ist es
einfach, die Dicke des Behälters 11 einzustellen.
-
Der Aufbau der mehrlagigen Folie kann bei den Ausführungsbeispielen der Erfindung
eine Schicht aus Polypropylen (nachstehend als PP bezeichnet) für zumindest eine
der außenliegenden Flächen der mehrlagigen Folie und eine Schicht aus einem
Kopolymer bzw. Polymer eines Ethylen-/Vinylalkohols aufweisen (nachstehend als
EVOH bezeichnet), zum Beispiel:
PP-Schicht/Klebstoffschicht/EVOH-Schicht/Klebstoffschicht/regenerierte PP-Schicht. Alternativ können auch unter anderem
Strukturen wie die folgende eingesetzt werden: PP-Schicht/regeneriertes
PP/Klebstoffschicht/EVOH-Schicht/Klebstoffschicht/Schicht aus regeneriertem PP/PP-
Schicht; PP-Schicht/EVOH-Schicht/PP-Schicht;
PP-Schicht/Klebstoffschicht/EVOH-Schicht/Klebstoffschicht/APET-Schicht (amorphes Polyethylenterephtalat).
-
Die Verwendung von EVOH im Schichtaufbau kann die Eigenschaft der Gassperre in
der mehrlagigen Folie verbessern. Bei diesem Ausführungsbeispiel beträgt die Dicke
der mehrlagigen Schicht 2,5 mm und entspricht der Anteil der EVOH-Schicht 14%.
-
Gemäß Fig. 1 bis 2 sowie 4 bis 5 ist um die Außenseite des Behälters 11 eine Hülse
12 vorgesehen, die als Ummantelung bzw. Außenbehälter dient und aus einem
geschäumten Werkstoff mit höherer Steifigkeit und besserer Wärmeisolierung besteht,
als diese bei dem Behälter 11 gegeben sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel beträgt
die Gesamtdicke des Korpusteils 11a des Behälters und der Hülse etwa 150 um,
während die Dicke der Bodenwandung des Behälters 11 350 um beträgt.
-
Die Hülse 12 weist eine zylindrische Form auf und dient dazu, die Form des
Behälters 11 beizubehalten und als Wärmeisolierung zu fungieren, die eine
Wärmeüberleitung zwischen dem im Behälter 11 enthaltenen flüssigen Lebensmittel und der
Außenatmosphäre verhindert. Anstelle der Hülse kann auch ein zylindrisches Teil mit
einem Boden eingesetzt werden. Wird ein derartiges zylinderförmiges Teil
verwendet, wird in dessen Boden eine Öffnung gebildet, die beim Abpumpen des Behälters
während des Formvorgangs nach dem Verfahren mit Aufweitung der Spitze
verwendet wird.
-
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Hülse
vorzugsweise aus geschäumtem PP gebildet. Der Durchmesser der durch das
Aufschäumen gebildeten Poren beträgt etwa 150 um. Anstelle des aufgeschäumten PP-
Materials kann auch eine Schichtstruktur verwendet werden, die aus einer PP-
Schicht und einer geschäumten PP-Schicht besteht. In diesem Fall befindet sich die
Schicht aus aufgeschäumtem PP auf der Seite, die mit dem Behälter 11 in Berührung
kommt.
-
Zum Formen der Hülse 12 zu einer zylindrischen Form wird ein (hier nicht
dargestellter) Folienzuschnitt, der aus geschäumtem PP besteht und zuvor auf eine
vorgegebene Größe zugeschnitten wurde, um einen Dorn gewickelt. Anschließend wird zur
Bildung einer vertikalen Siegelnaht eine Verbindung durch Aufschmelzen hergestellt,
beispielsweise durch Ultraschallschweißen. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein
Zuschnitt aus geschäumtem PP-Material mit einer Dicke von 0,8 mm verwendet.
-
Gemäß Fig. 1 sowie 4 bis 5 bilden der Behälter 11 und die Hülse 12 einen
doppelwandigen Aufbau. In diesem Fall wird die Hülse zunächst hergestellt und
anschließend der Behälter 11 im Inneren der Hülse 12 nach dem Verfahren mit Aufweitung
der Spitze geformt. Anschließend wird das flüssige Lebensmittel eingefüllt und der
Behälter 11 mit dem Deckel 13 verschlossen. Da die Hülse 12 dazu dient, als
Strukturmaterial zum Verstärken der Festigkeit des Behälters 11 zu dienen, kann der
Behälter 11 so dünn gestaltet werden, dass es einfach wird, das Verfahren mit
Aufweitung der Spitze auszuführen.
-
Gemäß Fig. 2 und 3 ist vorzugsweise auf der Außenfläche der Hülse 12 eine
Filmschicht 16 vorgesehen. Der Film weist eine Rückseite auf, die mit den gewünschten
Buchstaben und Mustern bedruckt ist. In den Fällen, in denen die Hülse 12 aus
geschäumtem PP-Material geformt ist, handelt es sich bei dem Film 16 vorzugsweise
um einen PP-Film, der vorzugsweise über eine Fläche der Hülse 12 vor dem Formen
des Behälters 11 im Inneren der Hülse gelegt wird. Somit kann der perlenartige
Glanz von geschäumtem PP und der Glanz des PP-Films die Schönheit der Drucke
verbessern.
-
Als Film 16 kann eine gereckte PP-Folie verwendet werden. In diesem Fall kann der
Film 16 nach dem Formen des Behälter 11 im Inneren der Hülse 12 auf die
Oberfläche der Hülse 12 nach einem Verfahren zur Schrumpfung unter Wärmeeinwirkung
aufgebracht werden. Sind Drucke auf der Oberfläche der Hülse 12 gebildet, ist es
nicht erforderlich, den Film 16 vorzusehen.
-
Da der gesamte Verpackungsbehälter aus Kunststoffen gebildet ist, ist es einfach,
weggeworfene Behälter zusammenzudrücken und diese Behälter wieder
aufzubereiten. Außerdem ist es möglich, den Verpackungsbehälter mittels einer
Induktionsheizung zu erwärmen, wenn das flüssige Lebensmittel nach dem Erwärmen über
Verkaufsautomaten verkauft werden soll. Somit kann das flüssige Lebensmittel
innerhalb kurzer Zeit auf eine gewünschte Temperatur erwärmt werden. Da außerdem
die Verwendung des geschäumten PP-Materials die Wärmeisolierung verbessern
kann, ist es möglich, den Verpackungsbehälter unmittelbar nach Ausgabe aus dem
Verkaufsautomaten in der Hand zu halten. Darüber hinaus wird eine Abkühlung des
flüssigen Lebensmittels innerhalb eines kurzen Zeitraums verhindert. Des weiteren
kann verhindert werden, dass die während des Formens mit Hilfe des Verfahrens mit
Aufweitung der Spitze zugeführte Wärme an die Formen abgeführt wird.
-
Da die mehrlagige Folie einer Formung mit Aufweitung der Spitze unterzogen wird,
wird sie auf eine Temperatur von rund 180ºC erwärmt, also auf eine Temperatur, die
über ihrem Schmelzpunkt liegt. Da eine PP-Schicht bzw. eine Schicht aus
regeneriertem PP die äußerste Schicht der zur Becherform verformten mehrlagigen Folie
bildet, wird die Fläche der Hülse 12, die mit dem Behälter 11 in Berührung kommt,
aus geschäumtem PP gebildet. Infolgedessen werden die dünnen Wandungen der
geschäumten Poren des aufgeschäumten PP-Materials durch die während der
Formung des Behälters 11 zugeführte Wärme geschmolzen und somit können der
Behälter 11 und die Hülse 12 durch Aufschmelzen miteinander verbunden werden.
-
Wenn der geformte Behälter 11 aufgeweitet wird, kommt er mit dem geschäumten
PP-Material der Hülse 12 in Berührung, wobei eine erhebliche Wärmemenge darin
gehalten wird. Die dünnen Wandungen der geschäumten Poren des aufgeschäumten
PP-Materials weisen eine ausreichende Wärmemenge auf, wodurch sich die
Anhaftung zwischen dem Behälter 11 und der Hülse 12 verbessert. Da die Fläche der
Hülse 12, die mit dem Behälter 11 in Berührung kommt, aus einem geschäumten
Material gebildet ist, das aus einem mit dem Kunststoff, der die äußerste Schicht der
zur Becherform verformten mehrlagigen Folie bildet, verträglichen Kunststoff besteht,
lässt sich der Behälter 11 leicht integral mit der Hülse 12 zum Zeitpunkt der Formung
des Behälters 11 durch Aufschmelzen verbinden, so dass es nicht erforderlich ist,
zwischen dem Behälter 11 und der Hülse 12 einen thermoaktiven Klebstoff
einzubringen.
-
Wenn der Behälter 11 aus einer mehrlagigen Folie mit einem Aufbau besteht, bei
dem eine EVOH-Schicht zwischen PP-Schichten eingebettet ist, wie dies beim
vorliegenden Ausführungsbeispiel der Fall ist, dann kann sich die mehrlagige Folie auf
der EVOH-Schicht abstützen, deren Schmelzpunkt über dem Schmelzpunkt von PP
liegt. Infolgedessen ist es möglich, die mehrlagige Folie auf eine hohe Temperatur zu
erwärmen. Da außerdem der Behälter 11 unter Bedingungen geformt wird, unter
denen eine große Wärmemenge darin zurückgehalten wird, verbessert sich die
Anhaftung durch Aufschmelzen zwischen dem Behälter 11 und der Hülse 12.
-
Bei dem Verfahren mit Aufweitung der Spitze zum Formen des Behälters 11 wird die
mehrlagige Folie zwischen dem Matrizenteil und dem Patrizenteil sicher befestigt.
Deshalb ist es einfach, die Umgebung des Flanschabschnitts 11b mit großer Dicke
zu formen. In diesem Fall wird die Umgebung des Flanschabschnitts 11b mit dem
geschäumten PP-Material der Hülse 12 in Berührung gebracht, wobei eine
erhebliche Wärmemenge darin gespeichert wird. Somit weisen die dünnen Wandungen der
geschäumten Poren des aufgeschäumten PP-Materials eine ausreichende
Wärmemenge auf, damit die Anhaftung zwischen dem Behälter 11 und der Hülse 12
verbessert wird.
-
Gemäß der Darstellung in Fig. 5 wird die Bodenwandung des Behälters 11, die nicht
durch die Hülse 12 verstärkt wird, vorzugsweise dicker als der Korpusabschnitt 11a
ausgebildet. Außerdem ist das untere Ende der Hülse 12 vorzugsweise radial nach
innen gebogen. Infolgedessen wird verhindert, dass der von der Bodenwandung des
Behälters 11 und vom Korpus 11a definierte Eckbereich dünn wird. In diesem Fall
wird die Umgebung des Eckbereichs mit dem geschäumten PP-Material der Hülse 12
in Berührung gebracht, wobei eine erhebliche Wärmemenge darin zurückgehalten
wird. Dementsprechend weisen die dünnen Wandungen der geschäumten Poren des
aufgeschäumten PP-Materials eine ausreichende Wärmemenge auf, damit die
Anhaftung zwischen dem Behälter 11 und der Hülse 12 verbessert wird. Da die
Anhaftung zwischen dem Behälter 11 und der Hülse 12 dadurch auf einem hohen Wert
gehalten wird, dass die Abschnitte des Behälters 11, die dem oberen und unteren
Ende der Hülse entsprechen, dick ausgebildet werden, wodurch nicht nur die
Steifigkeit und Knickfestigkeit des Verpackungsbehälters hoch sind, sondern auch dessen
Haltbarkeit verbessert wird.
-
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die mehrlagige
Folie, aus welcher der Behälter 11 besteht, den folgenden Schichtaufbau aufweisen:
eine Lage aus Polystyrol (nachstehend als PS bezeichnet)/eine Lage aus
Polyethylen (nachstehend als PE bezeichnet)/eine Lage aus PS/eine Lage aus EVOH/-
eine Lage aus PE. Die Polyethylenschicht stellt die am weitesten außen liegende
Schicht der zu Becherform verformten mehrlagigen Folie dar, wohingegen die Fläche
der Hülse, die mit dem Behälter 11 in Berührung kommt, aus geschäumtem
Polyethylen besteht.
-
Entsprechend einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann
eine APET-Schicht die äußerste Lage der zu Becherform verformten mehrlagigen
Folie darstellen. Die Fläche der Hülse, die mit dem Behälter 11 in Berührung kommt,
wird aus geschäumtem APET gebildet.
-
Nachdem der Behälter 11 mit dem flüssigen Lebensmittel gefüllt wurde, wird auf der
Oberseite des Flanschabschnitts 11b der in Fig. 2 und 3 dargestellte Deckel 13 so
befestigt, dass er den Behälter 11 verschließt. Der Deckel besteht vorzugsweise aus
einem durchsichtigen Kunststofffilm mit hoher Eignung als Gassperre und wird
vorzugsweise mit einem geeigneten Aufschmelzverfahren mit dem Flanschabschnitt 11b
unter Aufschmelzen verbunden, beispielsweise durch Heißversiegeln oder
Ultraschallversiegelung. In diesem Fall ist das im Behälter 11 enthaltene flüssige
Lebensmittel durch den Deckel 13 zu sehen, da der Kunststofffilm durchsichtig ist.
-
Vorzugsweise wird der Kunststofffilm mit einem geeigneten Verfahren wie
beispielsweise der Koextrusion, einem Formverfahren mit Aufblasen des Filmmaterials oder
einem ähnlichen Verfahren auf eine Dicke von 30 bis 50 um geformt. Dabei kann die
Schichtstruktur des Kunststofffilms beispielsweise wie folgt aufgebaut sein: PP-
Schicht/Klebstoffschicht/EVOH-Schicht/Klebstoffschicht/PP-Schicht. Des
weiteren kann der Deckel 13 aus einer durchsichtigen Kunststoffplatte mit hoher Eignung
als Gassperre gebildet werden. In diesem Fall kann die Kunststoffplatte mit einem
Heißpressverfahren oder einem Spritzgussverfahren hergestellt werden.
-
An einem vorgegebenen Abschnitt des Deckels 13 ist eine Ausgießöffnung 13a zum
Ausgießen des im Behälter 11 enthaltenen flüssigen Lebensmittels ausgebildet und
mit einer Aufreißlasche 15 dicht verschlossen. Die Aufreißlasche 15 kann aus einem
Werkstoff mit hoher Eignung als Gassperre und hoher Zugfestigkeit gebildet und
eingefärbt sein. Der Aufbau der Aufreißlasche 15 kann beispielsweise wie folgt sein:
biaxial ausgerichtete PP-Schicht/abziehbare Klebschicht.
-
Da bei dem Verpackungsbehälter kein Metall verwendet wird, ist es leicht, diese
weggeworfenen Verpackungsbehälter zusammenzudrücken und sie auch wieder zu
verwerten.
-
Da der Behälter aus Kunststoffen besteht und da die Hülse 12 aus einem
nichtmetallischen Material hergestellt ist, kann das flüssige Lebensmittel durch
Induktionserwärmung erwärmt werden, wenn es in Verkaufsautomaten verkauft werden soll. Aus
diesem Grund kann das flüssige Lebensmittel innerhalb kurzer Zeit auf eine
gewünschte Temperatur erwärmt werden.
-
Da die Hülse 12 außerdem ausgeprägt wärmeisolierend ist, ist es einfach, den
Behälter unmittelbar nach der Abgabe aus dem Verkaufsautomaten mit der Hand
anzufassen. Außerdem kann ein rasches Abkühlen des im Behälter befindlichen
flüssigen Lebensmittels verhindert werden.
-
In Fig. 6 bis 8 sind die Schritte des Verfahrens zur Aufweitung der Spitze zum
Formen eines erfindungsgemäßen Verpackungsbehälters dargestellt. In diesen Figuren
sind mit dem Bezugszeichen 21 ein mehrlagiger Film, mit dem Bezugszeichen 35
eine Matrizenform und mit dem Bezugszeichen 41 ein Pressstempel zum Aufweiten
der Spitze dargestellt. Der Pressstempel 41 zum Aufweiten der Spitze ist gegenüber
der Matrizenform 35 angeordnet und umfasst einen Aufweitnocken 51 mit einer
Öffnung, die der Matrizenform 35 zugewandt ist. Der Pressstempel 41 zum Aufweiten
der Spitze hat die Form eines Zylinders mit geschlossenem Ende. Eine Stange 53 ist
in der Mitte des Pressstempels 41 angeordnet und in diesem nach oben und unten
bewegbar. Für eine Kippbewegung um einen Abstützpunkt 54 an den Spitzen der
Stange 53 sind Kurvenblätter 55 angeordnet. Eine Vielzahl von Kurvenblättern 55 ist
dabei entlang des Umfangs der Stange 53 angeordnet. Jedes Blatt 55 besteht aus
einem nockengesteuerten Abschnitt 55a unterhalb des Abstützpunkts 54 und einem
Aufweitabschnitt 55b über dem Abstützpunkt 54. Die Hülse wird dabei zuvor in die
Matrizenform 35 eingesetzt.
-
Der Aufweitnocken 51 weist auf seiner Innenseite eine Nockenfläche 51a auf, deren
Innendurchmesser in Richtung nach oben abnimmt. Damit verlagert sich, wie in Fig.
7 dargestellt, bei einer Abwärtsbewegung der Stange 53 der nockengesteuerte
Abschnitt
55a jedes Blatts 55 entlang des Aufweitnockens 51 und wird dabei gedreht,
weil der Berührungspunkt dazwischen sich allmählich radial nach innen verlagert.
Unmittelbar nach der Kippbewegung der Kurvenblätter 55 wird die Spitze jedes
Aufweitabschnitts 55b radial nach außen verlagert. Während des vorstehend
beschriebenen Vorgangs wird über ein Loch 58, das in der Matrizenform 35 ausgebildet
ist, der Innenraum der Matrizenform 35 abgesaugt.
-
Somit lässt sich unter gleichzeitigem Aufschmelzen und Anhaften des Behälters 11
an die Hülse 12 ein Behälter 11 formen, der eine gut ausgewogene Wandungsdicke
und eine dünne gleichmäßige Dicke der Korpuswandung und eine gute Dicke der
Bodenwandung aufweist. Außerdem kann der Behälter 11 ein geringes Gewicht
besitzen und luftdicht ausgeführt werden.
-
Entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß Fig. 9 bis 11
wird das obere und untere Ende der Hülse 121 nach innen so umgeschlagen, dass
sich deren Festigkeit verbessert. Gemäß der Darstellung in Fig. 11 wird das untere
Ende der Hülse 121 vorzugsweise weiter zur Mitte des Verpackungsbehälters hin
umgeschlagen. Der Behälter 11 und die Hülse 121 bilden dabei einen
doppelwandigen Aufbau. In diesem Fall wird die Hülse zuerst hergestellt und dann der Behälter
11 durch das Verfahren mit Aufweitung der Spitze im Inneren der Hülse 121 geformt.
Anschließend wird das flüssige Lebensmittel eingefüllt und der Behälter 11 mit dem
Deckel 13 dicht verschlossen. Da die Hülse 121 die Aufgabe eines Strukturmaterials
zum Verstärken des Behälters 11 erfüllt, kann der Behälter 11 so dünn gestaltet
werden, dass sich das Verfahren zum Aufweiten der Spitze leicht ausführen lässt. Der
Verpackungsbehälter kann gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung nach
dem vorstehend anhand von Fig. 1 bis 5 erläuterten Verfahren zur Herstellung des
Verpackungsbehälters hergestellt werden.
-
Auf der Außenfläche der Hülse 121 ist vorzugsweise ein Film 16 vorgesehen. Der
Film weist auf der Rückseite einen Aufdruck mit den gewünschten Buchstaben und
Mustern auf. Damit sieht der Verpackungsbehälter gut aus und kann die
Wasserbeständigkeit der Hülse verbessert werden.
-
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird zuvor mit dem
Film 16 beschichtetes Papier auf eine vorgegebene Breite zugeschnitten und der
Papierzuschnitt dann spiralig um einen (hier nicht dargestellten) Dorn in mehreren
Lagen gewickelt. Dabei wird jede Lage mit einem Klebstoff mit einer benachbarten
Lage verbunden, um so die Hülse 121 eines zylindrischen Korpus zu bilden. Nach
der Formung des Behälters 11 im Inneren der Hülse 121 kann der Film 16 auf
Wunsch mit einer gereckten PP-Folie überzogen werden.
-
Da der Verpackungsbehälter aus Papier und Kunststoff besteht, lassen sich
weggeworfene Behälter leicht zusammendrücken und auch einfach wieder gewinnen.
-
Da man die mehrlagige Folie einem Formverfahren mit Aufweitung der Spitze
unterzieht, wird sie auf eine Temperatur von etwa 180ºC erwärmt, also auf eine
Temperatur, die über ihrem Schmelzpunkt liegt. Da eine PP-Schicht bzw. eine Schicht aus
regeneriertem PP vorzugsweise die äußerste Schicht der zu Becherform verformten
mehrlagigen Folie darstellt und da das obere und untere Ende der Hülse 121 nach
innen umgeschlagen werden, kommt der aus einer PP-Folie gebildete Film 16 mit der
äußersten Schicht der mehrlagigen Folie in Berührung. Somit werden durch die
während der Formung des Behälters 11 aufgebrachte Wärme der Behälter 11 und die
Hülse 121 unter Aufschmelzen fest miteinander verbunden. Wenn der geformte
Behälter 11 aufgeweitet wird, kommt er mit dem Film 16 am oberen und unteren Ende
der Hülse 121 in Berührung, wobei eine erhebliche Wärmemenge darin gespeichert
wird. Auf diese Weise wird dem Film 16 eine ausreichende Wärmemenge zugeführt,
damit dessen Oberfläche thermisch aktiviert und die Anhaftung zwischen dem
Behälter 11 und der Hülse 121 verbessert wird.
-
Da die Flächen der Hülse 121, die an ihrem oberen und unteren Ende nach innen
umgeschlagen sind und mit dem Behälter in Berührung kommen, aus einem
Kunststoff gebildet sind, der mit dem Kunststoff verträglich ist, aus dem die äußerste
Schicht der zur Becherform verformten mehrlagigen Folie besteht, kann der Behälter
11 durch Aufschmelzen integral mit dem oberen und unteren Ende der Hülse 121 bei
der Formung des Behälters 11 verbunden werden, weshalb es nicht erforderlich ist,
zwischen den Behälter 11 und die Hülse 121 einen thermoaktiven Klebstoff usw. einzubringen
oder auf die Innenseite der Hülse 121 aufzutragen. Außerdem
vereinfachen sich dadurch die Lagerung und Handhabung der Hülsen 121.
-
Wenn der Behälter 11 aus einer mehrlagigen Folie mit einem Aufbau hergestellt wird,
bei dem zwischen PP-Schichten eine EVOH-Schicht liegt, wie dies bei diesem
Ausführungsbeispiel der Fall ist, kann die mehrlagige Folie auf der EVOH-Schicht
aufliegen, deren Schmelzpunkt höher ist als der Schmelzpunkt von PP. Infolgedessen ist
es möglich, die mehrlagige Folie auf eine hohe Temperatur zu erwärmen. Da
außerdem der Behälter 11 unter Bedingungen geformt wird, unter denen eine große
Wärmemenge darin gehalten wird, verbessert sich die Anhaftung durch Aufschmelzen
zwischen dem Behälter 11 und der Hülse 121.
-
In dem Teil der Hülse 121, die sich zwischen dem oberen und unteren Ende befindet,
kommt das Papiermaterial mit der äußersten Schicht des Behälters in Berührung und
somit werden die Hülse 121 und der Behälter 11 nicht durch Aufschmelzen
miteinander verbunden, sondern bleiben getrennt voneinander. Wenn nun in den
Verpackungsbehälter ein heißes flüssiges Lebensmittel eingefüllt wird, wird deshalb die
durch dessen Abkühlung verursachte Druckverminderung nur durch eine Verformung
des Behälters 11 abgemildert, so dass eine Verformung der Hülse 121 verhindert
wird. Infolgedessen kann die Festigkeit der Hülse 121, die für den Transport und die
Verwendung des Verpackungsbehälters erforderlich ist, so ausgelegt werden, dass
sie nur einen minimalen Wert besitzt. Daraus ergibt sich, dass die Hülse dünn
ausgeführt werden kann und ihre Kosten gesenkt werden können.