Ein derartiger Behälter ist z. B. als Faltbehälter für Milch vom Markt her bekannt. Als Basismaterial wird bei diesem ein flexibler Karton oder eine Folie verwendet, wobei der Karton beidseitig mit einer dünnen Kunststoffschicht überzogen ist.

Der bekannte Behälter ist aus einem einstückigen Bogen hergestellt, der zunächst in eine viereckige und rohrähnliche Form gebracht wird. Die Faltung wird so durchgeführt, dass die beiden Längsränder des Bogens sich überlappen und miteinander verklebt oder verschweißt werden können. Um zumindest ein Ende des Behälters flüssigkeitsdicht verschließen zu können, ist er an diesem Ende flachgedrückt.

Im Bereich des Überlapps der Längsränder liegen somit an dem flachgedrückten Ende drei Lagen der Behälterwand parallel und eng anliegend aneinander, wohingegen außerhalb des Überlapps in dem flachgedrückten Bereich zwei Lagen der Behälterwand parallel zueinander und eng anliegend angeordnet sind. Die Lagen der Behälterwand werden nun in dem flachgedrückten Abschnitt quer zu ihren Längsrändern entlang einer Schweißlinie durch Ultraschall miteinander verschweißt, so dass dieses Ende des Behälters flüssigkeitsdicht verschlossen ist.

Bei dem bekannten Behälter hat sich jedoch herausgestellt, dass er im Laufe seines"Lebens"oftmals im Bereich der ursprünglich flüssigkeitsdichten Verschweißung aufbricht, also undicht wird. Dies insbesondere dann, wenn im Bereich der Verschweißung bei der Weiterverarbeitung und beim späteren Gebrauch eine Biegung oder Abkantung längs einer Biegelinie durchgeführt wird.

Die vorliegende Erfindung hat daher die Aufgabe, einen dünnwandigen Behälter der eingangs genannten Art so weiter zu bilden, dass seine Dichtheit für die Produktion und über die durchschnittlich zu erwartende Lebensdauer gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Schweißlinie im Bereich des Überlapps in einer in der Behälterwand liegenden Ebene versetzt ist.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass die Undichtigkeitsstellen häufig im Bereich des Überlapps liegen. Einer der Gründe hierfür ist, dass die ultraschall-schweißbare flexible Schicht, mit der das Basismaterial überzogen ist, beim Verschweißen hart wird und eine relativ spröde Materialanhäufung entsteht. Hierdurch wird im Bereich des Überlapps eine Zone mit geringerer Flexibilität geschaffen.

Kommt es nun zu mechanischen Belastungen in diesem Bereich, z. B. Verformungen, Biegungen oder Abkantungen, bilden sich in dem spröde gewordenen und aufgeworfenen Material Risse, welche zu den bekannten Undichtigkeiten führen.

Erfindungsgemäß wurde nun erkannt, dass dann, wenn die Schweißlinie mindestens im Bereich des Überlapps versetzt ist, das beim Schweißen geschmolzene und anschließend hart gewordene Material von der besagten Biegelinie ferngeahlten werden kann. Hierdurch wird die Biegebelastung-sofern vorhanden-in diesem Bereich reduziert oder sogar eliminiert, was die Lebensdauer der in der Schweißlinie liegenden Schweißnähte erhöht.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben : Bei einer Weiterbildung ist ein Abschnitt entlang einer Biegelinie insbesondere um 90°, vorzugsweise um 180° umgebogen. Ein Umbug um 90° ist z. B. bei einer Faltung gewünscht, welche einen flachen Boden ergeben soll. Ein Umbug um 180° ist z. B. zum Verschließen des Behälters im oberen Bereich vorteilhaft.

Bei einer anderen Weiterbildung liegt die Biegelinie in der durch die Behälterwand gebildeten Ebene und ggf. von der Schweißlinie um eine Distanz in entgegengesetzter Richtung zum Versatz beabstandet. Hierbei ist der durch eine Materialanhäufung gekennzeichnete Bereich der Schweißnaht besonders deutlich von dem durch die Biegung belasteten Bereich entfernt angeordnet.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung sind die Wandabschnitte durch eine oder mehrere Faltungen, insbesondere um jeweils 180°, einstückig miteinander verbunden. Ein solcher dünnwandiger Behälter aus einem einstückigen Material ist besonders preiswert und aufgrund des erfindungsgemäßen Versatzes der Schweißlinie dennoch flüssigkeitsdicht.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines dünnwandigen Behälters nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches folgende Schritte umfasst : a) Anordnen eines einen Längsrand aufweisenden zweiten Wandabschnitts parallel und eng anliegend an einen ersten Wandabschnitt ; b) Anordnen eines einen Längsrand aufweisenden dritten Wandabschnitts parallel und zumindest bereichsweise eng anliegend an den ersten Wandabschnitt, derart, dass sein Längsrand zumindest bereichsweise den Längsrand des zweiten Wandabschnitts überlappt ; c) Verschweißen der Randabschnitte entlang einer im Wesentlichen quer zu den Längsrändern verlaufenden Schweißlinie.

Um einen während der Produktion und über seine gesamte Lebensdauer flüssigkeitsdichten Behälter herstellen zu können, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass d) die Schweißlinie im Bereich des Überlapps in einer in der Behälterwand liegenden Ebene versetzt wird.

In einem Unteranspruch ist eine entsprechende vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben, durch die ein günstiger Verlauf der Schweißlinie erreicht wird.

Die Erfindung betrifft schließlich auch eine Vorrichtung zur Herstellung eines dünnwandigen Behälters, welche eine Ultraschall-Schweißsonotrode und einen Gegenhalter (auch "Amboss"genannt) mit einer beim Verschweißen dem Behälter zugewandten Arbeitskante und einer ebenfalls beim Verschweißen dem Behälter zugewandten Vorderseite umfasst.

Derartige Ultraschall-Sonotroden und Gegenhalter werden vor allem zur Herstellung von Behältern für Lebensmittel, wie Milch, Säfte etc. verwendet. Das Temperaturmaximum im Werkstück beim Verschweißen wird mit einer Ultraschall- Sonotrode dort erreicht, wo die Amplitude der in das Werkstück eingebrachten Ultraschallwellen ihr Maximum erreicht. Diese Position hängt u. a. von der Position der beim Verschweißen dem Behälter zugewandten Arbeitskante ab.

Um nun den bei dem eingangs genannten dünnwandigen Behälter vorgesehenen Versatz der Schweißlinie erzeugen zu können, wird für die in oben genannte Vorrichtung vorgeschlagen, dass die Arbeitskante einen Bereich mit einem Versatz im wesentlichen parallel zur Werkstückebene aufweist. Dieser ist bei der Herstellung der Sonotrode einfach und preiswert zu realisieren, so dass die gewünschte Form der Schweißlinie einfach erzeugt werden kann.

Bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat der Bereich mit dem Versatz in der Vorderansicht trapezförmige Grundform. Ein solcher Versatz ist einerseits einfach herzustellen und vermeidet durch die langsam an-und absteigenden Flanken im Betrieb Unterbrechungen der Schweißlinie.

Dabei ist vorteilhaft, wenn der Bereich mit dem Versatz in etwa die Länge des Überlapps hat. Hierdurch wird der Versatz der Schweißlinie auf den Bereich des Überlapps beschränkt, was fertigungstechnische Vorteile bei der Weiterbearbeitung des herzustellenden Behälters hat.

Die Höhe des Versatzes richtet sich im wesentlichen nach der Menge des im Bereich des Überlapps aufgeworfenen Kunststoffs.

Beliebig hoch sollte der Versatz aber aus im Zusammenhang mit der Weiterverarbeitung stehenden fertigungstechnischen Gründen nicht sein. Als günstig hat sich in dieser Hinsicht für übliche Behälter (z. B. Milch-und Saftbehälter) erwiesen, wenn die Höhe des Versatzes ungefähr 0,5 bis 4 mm beträgt.

Weiter ist angegeben, dass die Vorderseite der Sonotrode und/oder die Vorderseite des Gegenhalters einen Rücksprung aufweist, wobei die Tiefe des Rücksprungs bzw. die Summe der Tiefen der Rücksprünge in etwa der Dicke eines Wandabschnitts des zu verschweißenden Behälters entspricht. Dies ermöglicht, dass auch im Bereich des Überlapps die Arbeitskante dicht am zu verschweißenden Werkstück anliegt, so dass auch in diesem dreilagigen Bereich der notwendige Druck auf das Werkstück aufgebracht und die Energie optimal von der Sonotrode in das Werkstück übertragen werden kann, ohne dass Quetschungen auftreten, die beim Verschweißen zu Verbrennungen des zu verschweißenden Materials führen können.

Die Erfindung betrifft auch einen dünnwandigen Behälter aus einem flexiblen Basismaterial, welches mit einer ultraschall- schweißbaren flexiblen Schicht überzogen ist, wobei der Behälter eine Wand mit mindestens einem ersten Wandabschnitt, einem zweiten Wandabschnitt, der parallel und eng anliegend zum ersten Wandabschnitt angeordnet ist und einen Längsrand aufweist, und einem dritten Wandabschnitt umfaßt, der parallel und mindestens abschnittsweise eng anliegend zum ersten Wandabschnitt angeordnet ist, einen Längsrand aufweist und im Bereich seines Längsrandes den Längsrand des zweiten Wandabschnitts überlappt, wobei der zweite und der dritte Wandabschnitt entlang einer insgesamt quer zu den Längsrändern verlaufenden Schweißlinie mit dem ersten Wandabschnitt verschweißt sind.

Für einen solchen Behälter wird vorgeschlagen, dass die Schweißlinie mindestens im Bereich des Überlapps gegenüber einer Ebene versetzt ist, die zwischen erstem und zweitem bzw. drittem Wandabschnitt gebildet ist. Auf diese Weise kann ebenfalls die Schweißlinie und der durch sie weniger flexible Bereich aus der unmittelbaren Nähe einer etwa vorhandenen Biegelinie herausgenommen werden.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung im Detail erläutert.

In der Zeichnung zeigen : Figur 1 eine Ansicht in der Art einer perspektivischen Explosionsdarstellung eines Abschnitts eines dünnwandigen Behälters, einer Sonotrode und eines Gegenhalters ; Figur 2 eine Ansicht ähnlich Figur 1 aus einer anderen Perspektive ; Figur 3 eine vergrößerte Detailansicht von vorne eines Bereichs der Sonotrode von Figur 1 ; Figur 4 eine perspektivische Ansicht der Vorderseite des Gegenhalters von Figur 1 ; Figur 5 eine Schnittansicht durch den Behälterabschnitt von Figur 1 ; und Figur 6 eine Rückansicht des Behälterabschnitts von Figur 1.

In Figur 1 trägt ein oberer Abschnitt eines dünnwandigen Behälters das Bezugszeichen 10, eine Sonotrode zum Ultraschallschweißen das Bezugszeichen 12 und ein entsprechender Gegenhalter ("Amboss") das Bezugszeichen 14.

Wie besonders gut aus Figur 5 ersichtlich ist, ist der Behälter aus einem flexiblen Basismaterial 16 hergestellt, im vorliegenden Fall einem dünnen Karton. Beidseitig ist das Material mit einem ultraschall-schweißbaren flexiblen Kunststoff überzogen, der in Figur 5 das Bezugszeichen 18 trägt. Alternativ könnte der Behälter auch aus einem Kunststoffmaterial, z. B. einer Kunststofffolie hergestellt sein. In diesem Fall könnte-die Schweißbarkeit des Kunststoffs vorausgesetzt-auf einen speziellen Überzug verzichtet werden.

Der obere Abschnitt 10 des Behälters umfasst einen ersten Wandabschnitt 20, einen zweiten Wandabschnitt 22 und einen dritten Wandabschnitt 24. Alle drei Wandabschnitte 20,22 und 24 sind durch Faltungen 26 und 28 um jeweils 180° einstückig miteinander verbunden. Der zweite Wandabschnitt 22 liegt eng am ersten Wandabschnitt 20 an und ist parallel zu diesem angeordnet. Gleiches gilt auch für den dritten Wandabschnitt 24, mit der Ausnahme, dass dieser im Bereich seines Längsrandes 30 einen Längsrand 32 (Figur 2) des zweiten Wandabschnitts 22 überlappt, in diesem Bereich also nicht mehr eng am ersten Wandabschnitt 20 anliegt. Der im Bereich der Längsränder 30 bzw. 32 des zweiten Wandabschnitts 22 bzw. des dritten Wandabschnitts 24 gebildete Überlapp trägt das Bezugszeichen 34.

Wie besonders gut aus den Figuren 1 und 6 ersichtlich ist, verläuft im Bereich des oberen Abschnitts 10 des Behälters quer zu den Längsrändern 30 bzw. 32 der Wandabschnitte 22 bzw. 24 eine kreuzschraffiert dargestellte SchweiSlinie 36, entlang der der Kunststoffüberzug 18 des Kartons 16 zumindest bereichsweise angeschmolzen, aufgeworfen und wieder erhärtet ist. Hierdurch sind die Wandabschnitte 20,22 und 24 entlang dieser Schweißlinie 36 miteinander verbunden.

Die Schweißlinie 36, also jener Bereich, bei dem während des Schweißvorganges die maximale Temperatur erreicht wird, ist dabei jedoch im Bereich des Überlapps 34 nach oben hin trapezartig versetzt. Der versetzte Bereich befindet sich dabei wie auch der Rest der Schweißlinie in einer durch die Behälterwand 20,22, und 24 gebildeten Ebene 38. Jener Bereich der Schweißlinie 36, der versetzt ist, trägt das Bezugszeichen 40. Die Höhe des Versatzes 40 hängt von der beim Verschweißen aufgeworfenen Materialmenge ab und beträgt in der Regel 0,5 bis 4 mm.

Nach dem Verschweißen wird der in der Zeichnung dargestellte obere Abschnitt 10 des Behälters um eine strichpunktiert dargestellte Biegelinie 42 um 180° umgebogen. Die Biegelinie 42 liegt dabei ebenfalls in der Ebene 38 und-bis auf die Flanken des Bereichs 40-parallel zur Schweißlinie 36. Sie ist jedoch von der Schweißlinie um eine Distanz a entgegen der durch den Versatz 40 gebildeten"Ausbuchtung"von der Schweißlinie 36 beabstandet. Die Distanz a beträgt üblicherweise ungefähr 0,5 bis 5 mm.

Wie aus den Figuren 1 und 6 ersichtlich ist, verläuft die Biegelinie 42 im Bereich des Überlapps 34 aufgrund des Versatzes 40 außerhalb der Schweißlinie 36, also auch außerhalb der verschweißten Bereiche. Auf diese Weise wird die Schweißnaht zwischen den Wandabschnitten 20,22 und 24, die aufgrund der Materialanhäfung durch die Schmelze weniger flexibel ist, durch das Umbiegen weniger oder sogar überhaupt nicht belastet, so dass die hart gewordene Schmelze des Kunststoffüberzugs 18 durch das Umbiegen nicht reißen kann.

Hierdurch wird eine erheblich erhöhte Sicherheit gegenüber einer Undichtigkeit des Behälters an dieser Stelle geschaffen.

Es sei jedoch hier ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäßen Vorteile auch bereits bei einem geringeren Versatz 40 erhalten werden können. Wesentlich ist, dass durch den Versatz 40 der Schweißlinie 36 das Zentrum der Schmelzebildung aus der Biegelinie 42 herausgenommen wird.

Der in den Figuren 1 und 6 dargestellte Versatz 40 der Schweißlinie 36 wird durch eine besondere Gestaltung der Sonotrode 12 ermöglicht, welche nun erläutert wird : Die Sonotrode 12 weist eine beim Verschweißen dem oberen Abschnitt 10 des Behälters zugewandte Vorderseite 43 auf, welche in ihrem oberen und unteren Bereich im Querschnitt teilkreisförmig abgerundet ist, an den Stoßstellen der beiden Bereiche jedoch eine Arbeitskante 44 bildet. In ihrer lateralen Mitte weist die Arbeitskante 44 einen Bereich mit einem senkrecht zur Sonotrodenebene hochgezogenen Versatz 46 auf, der in der in den Figuren 1 und 3 dargestellten Ansicht trapezförmige Grundform hat.

In der insgesamt ebenen Vorderseite 48 des Gegenhalters 14 findet sich ein Rücksprung 50 mit in der Draufsicht ebenfalls trapezförmiger Grundform (vergl. Figur 4). Die Tiefe des Rücksprungs 50 in der Vorderseite 48 des Gegenhalters 14 entspricht in etwa der Dicke des Wandabschnitts 24. Es sei an dieser Stelle ausdrücklich darauf hingewiesen, dass ein solcher Rücksprung auch in der Sonotrode und auch in Kombination mit dem besagten Versatz vorhanden sein könnte.

Eine solche Kombination ist jedoch fertigungstechnisch aufwendiger und daher kostenintensiver. Auch könnte die Vorderseite der Sonotrode insgesamt eben und diejenige des Gegenhalters mit einer Arbeitskante mit entsprechendem Versatz ausgebildet sein.

Zum Verschweißen wird der obere Abschnitt 10 des Behälters zwischen der Arbeitskante 44 der Sonotrode 12 und der Vorderseite 48 des Gegenhalters 14 verklemmt. Dabei werden die Sonotrode 12 und der Gegenhalter 14 so angeordnet, dass der Rücksprung 50 in der Vorderseite 48 des Gegenhalters 14 im Bereich des Überlapps 34 der beiden Wandabschnitte 22 und 24 angeordnet ist. Aufgrund des Rücksprungs 50 in der Vorderseite 48 des Gegenhalters 14 liegt die Arbeitskante 44 der Sonotrode trotz der Verdickung im Bereich des Überlapps 34 am oberen Abschnitt 10 des Behälters vollständig an, so dass die Ultraschallenergie effektiv in den zu verschweißenden Bereich eingekoppelt wird.

Im Betrieb bildet sich die Schweißlinie 36, also jener Bereich, in dem die Temperatur beim Verschweißen maximal ist und der Kunststoffüberzug geschmolzen wird, dort, wo die Ultraschallschwingungen einen"Wellenberg"bilden. Die Position dieses Wellenbergs liegt in konstantem Abstand von der Arbeitskante 44 der Sonotrode 12. Durch die Form der Arbeitskante 44 der Sonotrode 12 wird daher im Betrieb der Versatz 40 der Schweißlinie 36 erreicht.