mit einem solchen Ausgiesselement

Die Erfindung betrifft ein Ausgiesselement für eine Verpackung, insbesondere eine Verbundverpackung für flüssige Lebensmittel mit einem polyederförmigen

Giebelbereich und gefalzten Verpackungsmantelohren, mit einem Grundkörper, einem zur Verbindung mit einem Verpackungsmantel vorgesehenen, polyederförmigen Flansch, dessen Verbindungsflächen in Flächenanstössen zusammenlaufen, sowie eine Verbundverpackung für flüssige Lebensmittel mit einem polyederförmigen

Giebelbereich und gefalzten Verpackungsmantelohren.

Im Bereich der Verpackungstechnik gehören Verbundverpackungen seit langem zum gängigen Stand der Technik. So bestehen beispielsweise Getränkekartons aus verschiedenen Packstoffen wie Papier und Kunststoffen, die, vollflächig gefügt und bedruckt, ein Packungslaminat bilden. Der Schichtaufbau kann je nach Anforderungen variieren, so wird beispielsweise für aseptische Füllgüter zusätzlich eine

Aluminiumschicht eingelegt, um eine gute Barrierewirkung gegen Gase und Licht zu erzielen. Oft - aber nicht immer - wird das Laminat noch während seiner Herstellung auf Verpackungsgrösse zugeschnitten und auf diese Weise sogenannte

Verpackungsmäntel gebildet. Alternativ wird oft auch das Packungslaminat als Rollenware ausgeliefert und erst später zugeschnitten.

Das eigentliche Formen und Befüllen der Verpackung und das Verschliessen zu einer Packung geschieht in der Regel in einer Verpackungsmaschine, die nicht selten in Anlehnung an ihre Hauptfunktionen auch als Form-/Fül-/Seal-Masc e bezeichnet wird. Als Füllgüter kommen vorwiegend flüssige Lebensmittel wie beispielsweise Getränke, Suppen, Joghurt oder dergleichen in Frage. Solche Verpackungen werden oft auch mit Ausgiesselementen versehen. Diese ermöglichen dem Verbraucher neben einem kontrollierten Ausgiessen meistens auch eine Wiederverschlussmöglichkeit. Nicht selten und vorwiegend bei aseptischer Anwendung ist zudem eine Erstöffnungsfunktion für die Packung vorgesehen. Dabei wird die zuvor gasdicht verschlossene Packung erstmalig aufgetrennt. Dies kann beispielsweise mittels Zug-Ring („Ring-Pull") oder -Lasche oder auch durch eine Stech- und/oder Schneidvorrichtung geschehen. Solche Stech- und/oder

Schneidvorrichtungen sind oft als Schneidringe ausgeführt, die nicht selten über Antriebsmittel mit beispielsweise der Schraubkappe gekoppelt sind, so dass - mittels der Drehbetätigung der Schraubkappe - die Packung gleichzeitig aufgeschnitten wird.

Ein Ausgiesselement genannter Art zeigt beispielsweise die auf den Anmelder zurückgehende WO 2012/048935 AI. Dieses besteht im Wesentlichen aus einem mit einer Schraubkappe verschlossenen Grundkörper, welcher neben dem eigentlichen Ausgiesstubus auch einen Flansch zur Verbindung mit übrigen Verpackungsteilen aufweist. Die Ausgiesselemente werden während des Formprozesses der Verpackung und vor der eigentlichen Befüllung in die Verpackung eingearbeitet und bilden ebenfalls einen Teil von dieser. Je nach Verpackungsform und -art wird das

Ausgiesselement von innen durch ein vorgestanztes Loch im Flachgiebel der

Verpackung appliziert. Der Flansch des Ausgiessers erstreckt sich dann parallel zur Ebene des Flachgiebels der Verpackung, wie dies im ersten dort gezeigten

Ausführungsbeispiel offenbart ist. Es ist aber auch möglich, dass das Ausgiesselement selbst den Kopfbereich der Verpackung bildet, wie im weiter dargestellten

Ausführungsbeispiel gezeigt. Der Verbindungsflansch ragt dabei gewinkelt vom eigentlichen Ausgiesselement ab und bildet einen polyederförmigen Flansch, der im gezeigten Beispiel im Wesentlichen einem Pyramidenstumpf entspricht. Der polyederförmige Flansch wird dann mit dem Verpackungsmantel verbunden.

Das Einarbeiten und Verbinden findet meist in bereits eingangs erwähnten

Verpackungsmaschinen statt. Eine solche ist in der auf den Anmelder zurückgehenden WO 2012/062565 AI offenbart, bei der eine spezielle Verpackungsform geschaffen wird. Diese weist einen polyederförmigen Giebelbereich auf, der aus mehreren Giebelflächen und einem Ausgiesselement besteht. Der Giebelbereich verjüngt sich gegen das Ausgiesselement hin so, dass die Querschnittsfläche der Verpackung in Ausgiessrichtung hin abnimmt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist dieser Giebelbereich im Wesentlichen pyramidenstumpfförmig. Durch die Faltung des

Giebels entstehen„überschüssige" doppellagige Verpackungsmantelabschnitte (auch „Ohren" genannt). Die Herstellung einer solchen speziellen Verpackungsform stellt besondere Anforderungen an die Verpackungsmaschine. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine mögliche Ausgestaltung einer solchen Verpackungsmaschine zu sehen. Im linken Bereich ist ein Dornrad mit neun, über seinen Umfang angeordneten Arbeitsdornen (kurz: Dorne) zu sehen. Im rechten Abschnitt ist die hier nicht weiter interessierende Befüllanlage angeordnet. Im Betrieb dreht das Dornrad zyklisch, so dass die Dorne zwischen einzelnen

Arbeitspositionen (I bis IX) rotieren und für die zu vollziehenden Arbeitsschritte in diesen verharren, um das Ausgiesselement mit dem Mantel zu verbinden und im Wesentlichen den Kopfbereich der Verpackung zu bilden. In den Arbeitspositionen I und II wird der Dorn mit einem Ausgiesselement und einem Verpackungsmantel beschickt. Diese werden dann an den Verbindungsbereichen thermisch aktiviert

(Pos. III und IV), d. h. der Kunststoff am Flansch und am Verpackungsmantelabschnitt wird örtlich aufgeschmolzen.

Auf Position V wird der Giebelbereich durch eine Giebelpresse behandelt. Diese formt die Giebelflächen zum pyramidenstumpfförmigen Giebelbereich und presst unter anderem die aktivierten Bereiche der Giebelflächen auf den aktivierten Flansch des Ausgiesselements und stellt so eine dauerhafte Verbindung zwischen diesen her.

In der nachfolgenden Arbeitsposition VI werden die entstandenen Ohren an entsprechender Stelle thermisch aktiviert und somit auf das Ansiegeln an die jeweiligen Giebelflächen des Verpackungsmantels in Pos. VII vorbereitet. Hierzu werden die Ohren gefalzt (also maschinell gefaltet) und so umgelegt, um sie auf die entsprechende Giebelfläche zu drücken und sie so dauerhaft anzubringen.

Auf Position VIII wird dann die einseitig im Giebelbereich fertiggestellte Verpackung einer Zellenkette der Befüllanlage übergeben, wo sie durch den noch offenen

Bodenbereich befüllt, sodann verschlossen und der Bodenbereich endgefertigt wird. Der Position IX ist kein Arbeitsschritt zugeordnet.

Besonders kritisch sind die Prozessschritte V bis VII: Die Giebelpresse soll zum einen eine sichere Verbindung zwischen Ausgiesselement und Verpackungsmantel schaffen, gleichzeitig aber auch gleich die entstandenen Ohren gegen oben hin versiegeln, d. h. flüssigkeits- und möglichst auch gasdicht die Verpackung verschliessen (Schritt V).

Die gegen oben hin versiegelten Ohren werden dann abermals thermisch aktiviert

(diesmal an deren Aussenseiten) und dann mechanisch gefalzt und um 90° um die Falzlinie umgelegt.

Die thermischen und mechanischen Belastungen in Kombination und in ihrem

Zusammenspiel stellen höchste Anforderungen an das Material. Besonders in den Eckbereichen - also im Bereich der Flächenanstösse des pyramidenstumpfförmigen Flansches und dem obenliegenden Endbereich der Falzlinie - treten durch die

Umformung (Falzung) dermassen grosse Spannungen auf, dass es nicht selten zum örtlichen Materialversagen kommen kann und so Undichtheiten der Verpackungen die Folge sind. EP 1503940 Bl zeigt ebenfalls einen Verpackungsbehälter, der aus einem

Ausgiesselement und einem Verpackungsmantel besteht, dessen oberer Teil einen Pyramidenstumpf bildet. Im Gegensatz zu der in WO 2012/062565 AI geschaffenen Verpackung werden die durch die Faltung des sich verjüngenden Verpackungsgiebels entstehenden, überschüssigen Verpackungsmantelabschnitte nicht nach aussen, sondern nach innen gefaltet. Es entstehen also keine Ohren. Die nach innen weisenden Verpackungsmantelabschnitte sind beim Verbindungsvorgang mit dem Ausgiesselement mehrlagig. Die Verbindung wird mittels Ultraschall geschaffen.

Neben hochfrequenten Schwingungen wird eine statische Fügekraft auf die

Fügepartner beaufschlagt. Um die Lagensprünge zwischen Einfachlage und

Mehrfachlage zu kompensieren und somit die statische Fügekraft möglichst gleichmässig über den gesamten Umfang zu verteilen, sind im Bereich der Einfachlage nach aussen kragende Reliefteile ausgeformt. Zudem ist zur Aufnahme der

Längssiegelnaht des Verpackungsmantels (hier doppellagig) eine lokale Aussparung in einem solchen Reliefteil eingearbeitet.

Obschon die Eckbereiche der Verbindung im Vergleich zu den WO 2012/062565 AI geringeren Spannungen ausgesetzt sind (die Falzung der Doppellage findet nur über 45° in nichtgesiegeltem Zustand statt), ist eine derartige abschnittsweise

Mehrlagigkeit und die sich so ergebenden Lagensprünge für die Siegelung

verschiedenartig nachteilig. Zum einen müssen die Kompensationselemente am Ausgiesser massgenau auf die Lagensprünge passen, zum anderen ist so ein

gleichmässiger Energieeintrag über den gesamten Umfang weitgehend verunmöglicht. Nicht selten weisen deshalb derart gebildete Verbindungen Undichtheiten auf.

Andere Verbindungsmethoden - wie beispielsweise Kleben, o. ä. - sind aus dem Stand der Technik bekannt. Stets sind dabei die Füge- und/oder Umformvorgänge kritische Prozessschritte, die hohe Festigkeitsanforderungen an die Fügeteile stellen, denen diese nicht immer zu genügen vermögen.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ausgiesselement und eine Verbundverpackung der eingangs genannten und zuvor näher beschriebenen Art so auszugestalten und weiterzubilden, dass die beschriebenen Nachteile überwunden werden. Insbesondere sollen Verbindung und Dichtheit zwischen Ausgiesselement und Verbundverpackung verbessert und Schäden an diesen vermieden werden. Gelöst wird diese Aufgabe bei einem Ausgiesselement nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 dadurch, dass im Bereich der Flächenanstösse Aufnahmebereiche für die Falzlinie der Verpackungsmantelohren ausgeformt sind. Die

Aufnahmebereiche schaffen so Raum für die Falzlinie, so dass dem umgelegten Ohr im Bereich des Falzes genügend Platz für seine Umformung gegeben ist. Dies hat den Vorteil, dass das Material deutlich geringer auf Stauchung (ohrinnenseitig) und Dehnung (Giebelkante) beansprucht wird, da es in Richtung des Aufnahmebereichs sich verformen und ausweichen kann.

Gelöst wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ebenfalls durch eine Verbundverpackung für flüssige Lebensmittel mit einem polyederförmigen

Giebelbereich und gefalzten Verpackungsmantelohren, bei welcher der Giebel mit dem polyederförmigen Flansch eines solchen Ausgiesselements korrespondierend verbunden ist.

Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Aufnahmebereiche als

Verrundungen der Flächenanstösse ausgeführt sind. Diese schaffen genügend Raum zwischen Flansch und Verpackungsmantel für die bei der Umformung entstehenden Falze. Darüber hinaus sind verrundete Übergänge strukturmechanisch fester. Im Falle einer thermischen Aktivierung ist zudem ein gleichmässigerer Energieeintrag möglich und die Gefahr des„Abbrennens" im Bereich der Flächenanstösse ist weitgehend ausgeschlossen.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Aufnahmebereiche als Fase der Flächenanstösse ausgeführt. Die abgeschrägte Fläche schafft so an ihrer

Aussenseite genügend Platz zwischen Flansch und Verpackungsmantel zur Aufnahme entstehenden Falzbereiche. Anfasungen sind zudem herstellungstechnisch relativ leicht zu realisieren. In weiterer vorteilhafter Ausführung sind die Aufnahmebereiche als Taschen der Flächenanstösse ausgeführt. Taschen, also negative Ausformungen gegen innen, können insbesondere dann sinnvoll sein, wenn der geschaffene Raum - zum Beispiel infolge von dickem Verpackungsmaterial - besonders gross sein soll.

Nach einer weiteren Lehre der Erfindung sind im Bereich der Flächenanstösse flügelartige Materialansätze ausgeformt. Diese stellen zusätzlich Material im Bereich der Verpackungsmantelohren bereit. So kann die Dichtheit speziell in diesen kritischen Bereichen weiter verbessert werden.

Eine andere Lehre der Erfindung sieht vor, dass auf den Verbindungsflächen des Flansches wenigstens eine Materialrippe ausgebildet ist. Solche Materialrippen stellen wiederum Fügematerial an gewünschter Stelle bereit. Darüber hinaus verstärken sie den Flansch strukturmechanisch.

Eine weitere Ausführung der Erfindung sieht vor, dass der Flansch des Grundkörpers pyramidenstumpfförmig ausgebildet ist. Die so entstehenden vier Flächenanstösse der Verbindungsflächen des Flansches bilden so hinsichtlich des Falzprozess der Verpackungsmantelohren vorteilhafte Falzwinkel aus.

Eine weitere Art der erfindungsgemässen Ausführung sieht vor, dass der Grundkörper eine rechteckige Grundplatte aufweist, speziell kann die Grundplatte quadratisch ausgeführt sein. So wird ein verbesserter Kraftlinienverlauf im Grundkörper erreicht, ohne dass Schäden am Ausgiesselement entstehen.

Eine weitere zweckmässige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die

Grundplatte örtlich gegenüber dem Flansch einen Überstand bildet. Dieser schützt die offene Packungsmantelkante gegen Schäden jeglicher Art und garantiert so die nachhaltige Verbindung zwischen Ausgiesselement und Verpackungsmantel. Zudem bildet er einen Ausrichtungsanschlag für den Verpackungsmantel. Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass der Grundkörper einen Ausgiesstubus aufweist, wobei dieser zunächst mit einem Schraubdeckel verschlossen ist. Dies ist eine besonders zweckmässige Alternative des Ausgiesselements. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Grundkörper unterhalb des Ausgiesstubus mittels einer Stützwand geschlossen und weist eine umlaufende Schwächungszone auf. Eine solche Stützwand festigt das Ausgiesselement

insbesondere im Bereich der Grundplatte und dem Ausgiesstubus zusätzlich. Weitere zweckmässige Ausgestaltungen sehen vor, dass eine Barrierefolie an der

Stützwand anliegt, wahlweise auch, dass eine Handhabe an die Stützwand angeformt ist, um diese durch ein manuelles Ziehen entfernen zu können oder dass ein

Schneidelement im Ausgiesstubus angeordnet ist, um die Stützwand im Bereich der Schwächungszone zumindest teilweise aufzuschneiden. Dies sind besonders zweckmässige des Ausgiesselements.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von, lediglich ein bevorzugtes

Ausführungsbeispiel darstellenden, Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:

Fig. 1 ein erfindungsgemässes Ausgiesselement in perspektivischer Ansicht von

schräg oben, Fig. 2 eine erfindungsgemässe Verbundpackung in perspektivischer Ansicht,

Fig. 3 das Ausgiesselement aus Fig. 1 in perspektivischer Ansicht ohne

Schraubdeckel,

Fig. 4 eine teilgefertigte Verbundverpackung aus Fig. 2 ohne angelegte Ohren und in Fig. 5 eine Funktionsskizze des Falzvorgangs.

Fig. 1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen

Ausgiesselementes in perspektivischer Darstellung von schräg oben. Das

Ausgiesselement weist im dargestellten und insoweit bevorzugten

Ausführungsbeispiel einen Grundkörper 1 und einen Schraubdeckel 2 auf. Der Schraubdeckel 2 sitzt auf einem (gut in Fig. 3 erkennbaren) Ausgiesstubus 3, der einen Teil des Grundkörpers 1 bildet.

Der Grundkörper 1 weist einen umlaufenden, polyederförmigen Flansch 4 als

Pyramidenstumpf auf. Flansch 4 und Ausgiesstubus 3 ragen in entgegengesetzten Richtungen von einer quadratischen Grundplatte 5 des Grundkörpers 1 ab und bilden gemeinsam den eigentlichen Grundkörper 1. Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemässe, endgefertigte Verbundpackung mit einem polyederförmigen Giebelbereich 6, hier in Form eines Pyramidenstumpfes. Bei der Bildung des Kopfbereichs wird das Ausgiesselement mit dem Verpackungsmantel verbunden und der Giebelbereich 6 durch entsprechende Falzungen gebildet. Die bei der Ausbildung des verjüngten Giebelbereichs 6 entstehenden, aus„überschüssigem" Verpackungsmantelmaterial bestehenden, Verpackungsmantelohren 7 sind über eine Falzlinie 8 soweit umgelegt, bis sie sie an die Giebelflächen des Giebelbereichs 6 anliegen und so dauerhaft angebunden werden können.

In der Darstellung der Fig. 3 ist der Schraubdeckel 2 ausgeblendet, entspricht aber im Wesentlichen der der Fig. 1. Der polyederförmige Flansch 4 und insbesondere seine Verbindungsflächen 9 korrespondieren mit den Giebelflächen des polyederförmigen Giebelbereichs 6 der Verbundverpackung in Form und Lage. Die Fügeteile liegen also parallel zueinander. Die Verbindungsflächen 9 laufen in Flächenanstössen 10 zusammen; diese entsprechen hier (gedachten) Pyramidenstumpfseitenkanten. Die Verbindungsflächen 9 weisen Materialrippen 11 auf, die den Flansch 4 mechanisch verstärken und stellen zudem genügend Material für den Verbindungsprozess zur Verfügung.

Ebenfalls um genügend Material an gewünschtem Ort für den Verbindungsprozess bereitzustellen, sind in den Flächenanstössen 10 flügelartige Materialansätze 12 angeformt. Das zusätzliche Material verbessert v. a. die Abdichtung des oberen Abschnitts des Verpackungsmantelohrs 7.

Man erkennt ferner, dass die Unterseite des Ausgiesstubus 3 im Originaliätszustand von einer Stützwand 15 verschlossen ist. Diese ist über eine Schwächungszone 16 mit dem Grundkörper 1 verbunden. Ein (nicht dargestelltes] Schneidelement schneidet bei erstmaligem Abdrehen des Schraubdeckels 2 die Schwächungszone 16 durch und legt so den Durchgang zum Ausgiessen durch den Ausgiesstubus 3 frei. Um eine ausreichende Haltbarkeit und Aromaschutz des abgefüllten Produkts zu garantieren, ist an der Innenseite der Grundplatte 5 und Stützwand 15 eine (hier verdeckte) Barrierefolie angelegt.

Fig. 4 zeigt eine teilgefertigte Verbundverpackung, bei der das Ausgiesselement mit dem Verpackungsmantel bereits verbunden ist, aber im Giebelbereich 6 die

Verpackungsmantelohren 7 noch nicht über die Falzlinien 8 umgelegt sind. Die entstehende Falzlinie 8 ist hier als vorbereitete Rillung im Verpackungsmantel dargestellt.

Fig. 5 zeigt eine Funktionsskizze des Falzvorgangs zu sehen in einer

horizontalgeschnittenen Detailansicht durch Flansch 4 und

Verpackungsmantelohren 7 im Bereich der Flächenanstösse 10 der

Verbindungsflächen 9. Die Flächenanstösse 10 sind im dargestellten und insofern bevorzugten Ausführungsbeispiel als positive Verrundungen 13 des Flansches 4 ausgeführt und bilden zwischen ihrem Umfang und dem Verpackungsmantel einen Aufnahmebereich 14 für die Falzlinie 8 des Verpackungsmantelohrs 7. Die

Umformbewegungen der Falzung um die Falzlinie 8 sind mit den Bewegungspfeilen symbolisiert. Die Möglichkeit des Ausweichens und Aufnehmens von Verpackungsmantelmaterial im Bereich der Falzlinie 8 in den Aufnahmebereich 14 führt zu geringeren mechanischen Belastungen und vermeidet so Schäden