DE2935304A1

DE2935304A1 - Laminiertes verpackungsmaterial mit faltlinien und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2935304A1
Application number: DE19792935304
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Reil; Joerg Trabitzsch
Original assignee: TETRA PAK INT; Tetra Pak International AB
Current assignee: TETRA PAK INT; Tetra Pak AB
Priority date: 1978-09-04
Filing date: 1979-08-31
Publication date: 1980-03-06
Also published as: FR2434762B1; SE424177B; CA1135168A; NL7906593A; SU971085A3; GB2031345B; AU530356B2; NL188939B; US4287247A; CH641418A5; GB2031345A; FR2434762A1; JPS6220107B2; AU5050379A; SE7809268L; IT1195738B; DE2935304C2; JPS5564062A; IT7925478A0; NL188939C

Description

Patentanwälte DIpL Ing. Hans-Jürgen Müller Dr. rer. cat. Thomas Berendt Dr.-Iog. Hans Leyh

08MOnAmM

TP 503-125 Dr.Lh/We

TETRA PAK INTERNATIONAL AB Fack, S-221 01 Lund Schweden

Laminiertes Verpackungsmaterial mit Faltlinien und Verfahren

zu seiner Herstellung

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Die Erfindung betrifft ein laminiertes Verpackungsmaterial, das mit Faltlinien versehen ist zur Bildung von Verpackungsbehältern. Sie betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Verpackungsmaterials.

Wegwerfbare Verpackungsbehälter werden häufig aus Bahnen oder Folien hergestellt, die mit Faltlinien versehen sind, wobei diese geeignet zu einem Verpackungsbehälter gefaltet und versiegelt werden. Hierzu wird ein laminiertes Material verwendet, das unter anderem unterschiedliche Schichten enthält, die dem fertigen Laminat die gewünschten Eigenschaften, z. B. Festigkeit, Steifheit und Undurchlässigkeit gegenüber Flüssigkeit geben. Ein häufig verwendetes Verpackungslaminat hat in der Mitte eine relativ dicke Trägerschicht aus einem Fasermaterial, welche auf beiden Seiten mit homogenen Kunststofflagen beschichtet ist. Die Kunststoff lagen bestehen aus einem thermoplastischen Material, das einfach durch Erwärmen und Zusammenpressen der Kunststofflagen an den miteinander zu verbindenden Abschnitten versiegelbar ist.

Um die Lichtdurchlässigkeit zu reduzieren, enthält das Verpackungslaminat häufig weitere Schichten, z. B. eine Aluminiumfolie zwischen der Trägerschicht und einer der thermoplastischen Schichten, durch welche im fertigen Ver- * packungsbehälter das Füllgut wirksam gegen Licht geschützt wird.

Bei der Herstellung der Verpackungsbehälter wird das laminierte Material beträchtlichen Beanspruchungen ausgesetzt. Dies gilt besonders für das Falten des Materials, was bedeutet, daß infolge der relativ großen Steifheit der Träger-

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schichten eine der thermoplastischen Schichten einer merklichen Dehnung ausgesetzt wird, während die gegenüberliegende thermoplastische Schicht längs der gesamten Faltlinie zusammengedrückt wird. Infolge der großen Dehnbarkeit des thermoplastischen Materials treten jedoch kaum Beschädigungen auf oder auch ein Verlust an Undurchlässigkeit gegenüber Flüssigkeiten. Die Lage wird jedoch schlechter, wenn das Verpackungslaminat auch Schichten aus Aluminiumfolie enthält, die im Vergleich mit thermoplastischen Schichten nur geringe Dehnfähigkeit aufweisen und daher zur Rißbildung neigen, wenn das Laminat gefaltet wird.

Obgleich eine einfache Faltung eines Verpackungslaminats der beschriebenen Art um 180° keine ernsten Folgen insoweit hat, als die Undurchlässigkeit des Materials gegen Flüssigkeiten oder seine Lichttransparenz betroffen sind, entstehen beträchtliche Schwierigkeiten, wenn zwei solche Faltlinien einander überkreuzen. Dies ist oft der Fall längs der Versiegelung oder der Versiegelungen, die bei Verpackungsbehältern immer vorhanden sind. Solche Versiegelungen werden gewöhnlich hergestellt, indem die thermoplastischen Schichten, die zur Innenseite des Verpackungsbehälters gerichtet sind, längs von Randzonen des Verpackungslaminats, die miteinander zu verbinden sind, erwärmt werden, worauf die beiden bis zur Erweichung erwärmten Bereiche der Schicht aufeinandergebracht und zusammengepreßt v/erden, so daß eine Versiegelungsrippe entsteht, die an der Außenseite des Verpackungsbehälters liegt und zwei Laminatschichten umfaßt. Um kein störendes Hindernis zu bilden, wird die Versiegelungsrippe häufig gegen die Außenseite des Verpackungsbehälters niedergefaltet, was bedeutet, daß die eine Laminatschicht um 180° gefaltet wird und die Verpackungsbehälterwand im Versiegelungsbereich aus drei Laminatschichten be-

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steht, d. h. sie hat die dreifache Dicke.

Eine Versiegelung der vorgeschriebenen Art verläuft gewöhnlich längs einer oder mehr der Seitenflächen des Verpackungsbehälters und da diese Seitenflächen z. B. bei der Herstellung von quaderförmigen Verpackungen aus kissenförmigen Verpackungen einer 180°-Faltung längs einer Faltlinie ausgesetzt werden, die einen Winkel von 90° mit der Versiegelung bildet (wie im einzelnen noch beschrieben wird), entsteht in bestimmten begrenzten Bereichen des Verpackungsbehälters eine Materialdicke, die das 6-fache der Laminatdicke beträgt. Bei einer solchen Faltung von 180° quer zum Versiegelungsbereich entsteht in der Materialschicht, die nach dem Falten an der Außenseite der Faltung liegt (d. h. in den Materialschichten, die außerhalb der neutralen Ebene liegen) eine sehr starke Zugbeanspruchung mit entsprechender Dehnung und Rißbildung. Diese Zugspannungen sind so groß, daß häufig nicht nur die Aluminiumfolien in dem Laminat reißen, sondern auch die thermoplastischen Schichten, was zu Leckagen führt.

Um diese Nachteile zu beheben, wurde unter anderem vorgeschlagen, die Elastizität der Materialien so weit wie möglich zu erhöhen, wodurch relativ gute Ergebnisse insoweit erzielbar sind, als es sich um das thermoplastische Material handelt, das Problem wird jedoch bei der Aluminiumschicht, die im Laminat enthalten ist, nicht gelöst.

Nach einer anderen Lösung wird vorgeschlagen, Teile der Trägerschicht des Laminats in den kritischen Faltbereichen auszustanzen, um es den übrigen Kunststoff- und Aluminiumschichten zu ermöglichen, näher an die neutrale Ebene der Falte zu gelangen und mehr oder weniger genau dieser Ebene

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um die Palte zu folgen. Diese Lösung führt zu einigermaßen positiven Ergebnissen, bedingt jedoch eine kompliziertere Herstellung und Bearbeitung des Materials.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verpackungslaminat zu schaffen, das die vorbeschriebene Faltung ermöglicht, ohne der Gefahr einer Rißbildung oder Leckage und unter Vermeidung der Nachteile der obengenannten Methoden. Es soll dabei möglich sein, mehrere Lagen eines Verpackungslaminats einschließlich Schichten aus Aluminiumfolie oder anderem Material geringer Dehnfähigkeit ohne Rißbildung längs der Faltlinien in den äußeren Schichten zu falten.

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß in dem Bereich des Verpackungslaminats, in welchem Faltlinien konvergieren oder einander kreuzen, wenigstens eine Faltlinie durch eine Hilfsfaltlinie ersetzt oder vervollständigt wird.

Vorzugsweise ist eine Hilfsfaltlinie an jeder Seite dieser Faltlinie oder ihrer scheinbaren Lage angeordnet.

Vorteilhafterweise ist die Hilfsfaltlinie so gelegen, daß sie im wesentlichen an die Paltlinie angrenzt und sich in deren Hauptrichtung erstreckt.

Zweckmäßigerweise verlaufen die Hilfsfaltlinien im wesentlichen parallel zu der Faltlinie.

Weiterhin wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß die Hilfsfaltlinie dann, wenn sich zwei Faltlinien überkreuzen, längs derjenigen der beiden Faltlinien angeordnet ist, die bei der Umformung des Laminats zu einem Verpackungsbehälter zuletzt benutzt wird.

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Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Herstellung eines Verpackungslaminats der vorgenannten Art.

Dies wird dadurch erreicht, daß die Hilfsfaltlinien nach den übrigen Faltlinien geformt werden.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung im Detail erläutert, in der Fig. 1 perspektivisch einen Teil einer Verpackungsbehälterwand mit einer Versiegelungsrippe zeigt, die gegen die Außenseite des Verpackungslaminates niedergefaltet ist.

Fig. 2 zeigt perspektivisch einen Teil der Verpackungsbehälterwand nach Fig. 1 nach einer Faltung um 180° längs einer Faltlinie, die sich rechtwinklig zur Längsachse der Versiegelungsrippe erstreckt.

Fig. 3 zeigt schematisch ein Faltlinienmuster nach der Erfindung, wobei sich zwei Faltlinien rechtwinklig kreuzen.

Fig. 4 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform eines Faltlinienmusters nach der Erfindung.

Das schematisch in Fig. 1 gezeigte Verpackungslaminat ist von bekannter Art und umfaßt eine relativ dicke mittlere Trägerschicht, ζ. B. aus Papier, welche dem Material die erforderliche Steifheit gibt. Um zu verhindern, daß die faserige Trägerschicht Feuchtigkeit aus der Umgebung und aus dem Füllgut absorbiert, ist die Trägerschicht auf beiden Seiten mit dünnen Schichten aus einem homogenen Kunststoffmaterial überzogen, das vorzugsweise ein thermoplastisches Material ist. Abhängig von der Art des Inhaltes im späteren Verpackungsbehälter, der aus dem Laminat hergestellt wird, kann das Laminat ferner zwei Schichten für unterschiedliche Zwecke enthalten, z. B. eine Aluminiumschicht, die undurch-

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lässig gegen Licht ist, so daß sie verhindert, daß der Inhalt dem Tageslicht ausgesetzt und durch dieses beeinträchtigt wird. Weitere Schichten mit speziellen Zwecken sind ebenfalls möglich. Da die Art des beschriebenen Laminats bekannt ist, sind die einzelnen Schichten in den Figuren nicht im einzelnen dargestellt, sondern aus Gründen der Übersichtlichkeit ist das Laminat nur in Form einer einzigen Schicht gezeichnet.

In Fig. 1 ist ein Teil einer Verpackungsbehälterwand 1 dargestellt, wobei zwei aneinanderliegende Innenseiten des Materials versiegelt sind. Diese Versiegelung wird erzielt, indem längs der Randzonen, die miteinander verbunden werden sollen, die thermoplastischen Schichten des Materials, die zur Innenseite des Verpackungsbehälters gerichtet sind, erwärmt werden, worauf die Schichten gegeneinander gepreßt werden, so daß eine Versiegelung mit einer Versiegelungsrippe erzeugt wird, die an der Außenseite der Verpackung angeordnet ist. Damit sie kein störendes Hindernis bildet und an benachbarten Verpackungen oder dergleichen hängenbleibt, wird die Versiegelungsrippe 2 danach umgefaltet, so daß sie auf der Außenseite des Verpackungsbehälters aufliegt. Im Bereich der Versiegelung hat daher der Verpackungsbehälter eine dreifache Wanddicke und umfaßt insbesondere eine innere Materialschicht 3, die die effektive Verpackungsbehälterwand- im Versiegelungsbereich bildet sowie zwei Materialschichten 4 und 5, die die Versiegelungsrippe 2 bilden. Die Materialschicht 4 stellt einen Teil der Materialschicht 3 dar, der um 180° gefaltet ist und die Materialschicht 5 bildet eine Fortsetzung der anderen Wand, die einen Teil der Versiegelungsrippe bildet.

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Diese Art Versiegelung ist üblich und wird bei einer großen Anzahl von Verpackungsbehältern des wegwerfbaren Typs verwendet. Bei einer bekannten wegwerfbaren Verpackung, die z. B. für flüssige Nahrungsmittel oder Milchprodukte verwendet wird und die hergestellt wird, indem eine Materialbahn zu einem Rohr oder Schlauch umgeformt wird, der mit einer Längsnaht versehen ist und mit dem Inhalt gefüllt wird, worauf er durch in gleichen Abständen liegende Querversiegelungen unterteilt und versiegelt wird, wird diese Art Versiegelung verwendet. Diese Packungen erhalten nach dem Füllen und Versiegeln eine etwa kissenförmige Form und werden dann mit Hilfe von Formbacken in eine im wesentlichen quaderförmige Form gebracht, worauf neben anderem die Kissenecken flachgepreßt und einwärtsgefaltet und danach an die Seiten des Verpackungsbehälters angesiegelt werden. Als Folge hiervon werden die Seiten, an denen die Versiegelungsrippen liegen, um 180° längs einer Faltlinie gefaltet, die rechtwinklig zur Siegelungsrippe verläuft.

Dies ist in Fig. 2 dargestellt, wo ebenso wie in Fig. 1 die Versiegelungsrippe 2 gezeigt ist, während der Punkt, an dem die beiden 180°-Falten einander überkreuzen, mit dem Bezugszeichen 6 bezeichnet ist. In diesem Punkt erfolgt folglich eine 180°-Faltung der Siegelungsrippe 2, die aus drei Laminatschichten besteht, längs einer Faltlinie, die parallel zur Siegelungsrippe verläuft, was zu einer 6-fachen Materialdicke führt. Wenn das dreifache Material um 180° gefaltet wird, gelangt die neutrale Ebene, d. h. die Ebene, in der weder eine Zug- noch eine Druckspannung auftritt, im wesentlichen zwischen die beiden Materialschichten 4 und 5 zu liegen, die einen Teil der Falte bilden. Mit anderen Worten, die Materialschicht 5, die innerhalb der neutralen

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Ebene liegt, wird am Punkt der Faltung zusammengepreßt, während die beiden Materialschichten 3 und 4, die außerhalb der neutralen Ebene liegen, Zugbelastungen ausgesetzt sind, die zu Rißbildungen in der Trägerschicht der Materialschicht 3 und oft auch zu Rißbildungen in der Trägerschicht, die innerhalb der Materialschicht 4 liegt, führen. Diese Rißbildung hat noch keine wesentlichen Folgen» Jedoch infolge der starken Zugspannungen in der Materialschicht 3, die am weitesten außen liegt, entstehen oft Risse auch in den themaoplastischen Schichten dieser Laminatschicht, was nachteilig hinsichtlich der Undurchlässigkeit des Verpackungsbehälters ist. Wenn das Laminat Schichten aus Aluminiumfolie enthält, führt die doppelte Faltung des Laminats zu Rißbildung in der Aluminiumschicht, wobei diese Risse oder diese Rißbildung oft in die beiden äußeren Materialschichten 3 und 4 weiterschreitet.

Das Falten des Laminats erfolgt im allgemeinen längs von Faltlinien, die die Faltung führen und herstellen, daß die Faltung am rechten Ort und in der richtigen Richtung erfolgt. Die Faltlinien stellen lineare Schwächungen des Materials dar und bestehen gewöhnlich aus einer linearen Einprägung oder Rille, was dadurch erreicht wird, daß das Material zwischen zwei Zylindern hindurchgeführt wird, die mit entsprechenden Rippen und Aussparungen versehen sind. Da die Faltlinien notwendigerweise eine Schwächung des Materials mit sich bringen, konzentrieren sich die Rißbildungen in dem Material, das in oder nahe den Faltlinien liegt und ein besonders kritischer Punkt ist die Stelle am Verpackungslaminat, an der zwei oder mehr Faltlinien konvergieren oder einander überkreuzen.

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Die Gefahr einer Rißbildung wird gemäß der Erfindung dadurch eliminiert, daß an den Stellen, an denen Faltlinien konvergieren oder einander kreuzen, das Verpackungslaminat ein neues Faltlinienmuster erhält, das die Spannungen im kritischen Punkt 6 reduziert und verteilt. In den Fig. und 4 sind, zwei Ausführungsformen eines solchen Faltlinienmusters dargestellt, wobei zwei Faltlinien 7 und 8 einander rechtwinklig überschneiden. Wie aus diesen Figuren erkennbar ist, ist eine der sich überkreuzenden Faltlinien im Kreuzungsbereich durch eine oder mehrere Hilfsfaltlinien ersetzt oder ergänzt, die sich in der Hauptrichtung dieser Faltlinie erstrecken. Die Hilfsfaltlinien sind in Fig. 3 mit 9 und in Fig. 4 mit 10 bezeichnet. Die Hilfsfaltlinien 9 und 10 sind, wie die Figur zeigt, vorzugsweise auf beiden Seiten der Hauptfaltlinie 8 oder im Falle der Fig. 4 auf jeder Seite der scheinbaren Verlängerung der Hauptfaltlinie angeordnet. Die Hilfsfaltlinien liegen nahe bei der Hauptfaltlinie oder ihrer gedachten Verlängerung, was bedeutet, daß das Material in Verbindung mit der Faltlinie schwächer oder weicher wird, so daß es besser die Beanspruchungen aushalten kann, die beim nachfolgenden Falten auftreten. Die Anordnung hat ferner die Wirkung, daß das Material beim Falten in zwei oder drei benachbart zueinanderliegenden Linien gereckt wird, so daß ein Materialüberschuß entsteht, wovon Gebrauch gemacht wird, um die Beanspruchungen in der Falte zu verringern. Schließlich haben die parallelen Faltlinien * auch die Folge, daß die Faltung nicht längs einer Faltlinie konzentriert ist, sondern über die Hauptfaltlinie und über die Hilfsfaltlinien verteilt wird. Die Hilfsfaltlinien sind im wesentlichen parallel zur Hauptfaltlinie, andere Anordnungen sind jedoch ebenfalls möglich und die Hilfsfaltlinien können auch gekrümmt oder bogenförmig ausgebildet sein. In Fällen, in denen die beiden Faltlinien 7 und 8 sich nicht

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rechtwinklig überkreuzen, können andere Formen vorgesehen itferden, wobei es nur wesentlich ist, daß die Hilfsfaltlinien so geformt und angeordnet sind, daß sie Zugspannungen in dem Material reduziert und in optimalem Maße verteilt v/erden.

Da die Beanspruchung im Material und die Gefahr einer Rißbildung längs der Faltlinie am stärksten ist, längs welcher die zweite oder letzte Faltung erfolgt (Faltlinie 8 in den Fig.-3 und 4), ist es zweckmäßig, daß im Falle von zwei einander kreuzenden Faltlinien die Hilfsfaltlinien längs derjenigen der beiden Faltlinien angeordnet werden, die bei der Umformung des Laminats zum Verpackungsbehälter zuletzt verwendet wird. Im allgemeinen ist es nicht zweckmäßig, Hilfsfaltlinien längs der Faltlinie 9 und längs der Faltlinie 8 vorzusehen, da das Material dann zu stark geschwächt würde, so daß die Gefahr einer Rißbildung wider erhöht werden könnte und die Faltung überdies ungenauer werden könnte.

Das Verpackungsmaterial sollte zweckmäßigerweise nicht gleichzeitig mit den Hauptfaltlinien und den Hilfsfaltlinien versehen sein, sondern die Hilfsfaltlinien sollten nach der Ausbildung der anderen Faltlinien hergestellt bzw. ausgebildet werden. Diese zeitliche Trennung ist besonders bei der Ausführungsform nach Fig. 3 erwünscht, da die Reckung des Materials bei der Ausbildung von drei parallelen Faltlinien stärker ist, insbesondere wenn die Faltlinien gleichzeitig ausgebildet werden und rippenartige Erhöhungen des Materials bilden. Wenn stattdessen die Faltlinien 9 während einer späteren Bearbeitungsstufe ausgebildet werden, ist es möglich, bei ihrer Ausbildung teilweise das Material zu nutzen, das in der zwischen ihnen liegenden Faltlinie 8 ange-

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häuft wurde, so daß die Gefahr einer zu starken Schwächung des Laminats vermieden wird.

Das Faltlinxenmuster nach Fig. 4 unterscheidet sich von demjenigen nach Fig. 3 nur darin, daß die Hauptfaltlinie 8 unterbrochen ist über ein Stück, das im wesentlichen der Länge der Hilfsfaltlinien 10 entspricht. Auf diese V/eise werden zwei parallele Faltlinien gebildet, die im wesentlichen nebeneinander liegen, wodurch die Gefahr einer Rißbildung in der Faltlinie stark reduziert wird und dieses Faltlinxenmuster kann daher normalerweise in einem Arbeitsgang ausgebildet werden, d. h. die Hauptfaltlinien und Hilfsfaltlinien können gleichzeitig gepreßt werden, was zu Fertigungsvorteilen führt.

Das bisher existierende Problem bei der Überkreuzung oder beim Konvergieren von FaTtlinien wird damit wirksam beseitigt. Die Anordnung ist einfach, billig und erlaubt Einsparungen, weil die Qualität des Materials verringert und an die merklich kleineren Beanspruchungen angepaßt werden kann, die im übrigen Teil der Verpackungsbehälterfläche auftreten.

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Claims

Patentansprüche

1. Verpackungslaminat mit Faltlinien zur Bildung von Verpackungsbehältern, dadurch gekennzeichnet , daß in dem Bereich des Verpackungslaminates, in welchem Faltlinien konvergieren oder sich überkreuzen, wenigstens eine Faltlinie durch wenigstens eine Hilfsfaltlinie ersetzt oder ergänzt ist.

2. Verpackungslaminat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Seite der Faltlinie oder der scheinbaren Lage der Faltlinie eine Hilfsfaltlinie angeordnet ist.

3. Verpackungslaminat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Hilfsfaltlinie im wesentlichen benachbart zu der Faltlinie angeordnet ist und sich in deren Hauptrichtung erstreckt.

4. Verpackungslaminat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Hilfsfaltlinien im wesentlichen parallel zu der Faltlinie verlaufen.

5. Verpackungslaminat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Hilfsfaltlinien bei zwei sich kreuzenden Hauptfaltlinien längs

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derjenigen der beiden Hauptfaltlinien angeordnet ist, die bei der Umformung des Laminats zu einem Verpackungsbehälter zuletzt verwendet wird.

6. Verfahren zur Herstellung eines Verpackungslaminats nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Hilfsfaltlinien nach der Ausbildung der Hauptfaltlinien geformt werden.

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