Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Lebensmittelbehälter sowie auf Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Lebensmittelbehältern und insbesondere auf rohrförmige Behälter, die aus mindestens einer Körperlage aus Pappe und einer Deck- bzw. Auskleidungslage gewickelt werden.

Lebensmittel und Getränkeprodukte sowie andere verderbliche Erzeugnisse sind häufig in rohrförmigen Behältern verpackt, die an beiden Enden dicht verschlossen sind. Diese rohrförmigen Behälter enthalten typischerweise mindestens eine tragende Körperlage und werden durch Wickeln einer Endlosbahn des Körperlagenmaterials um einen Dorn mit einer gewünschten Form gebildet, um eine rohrförmige Struktur zu erzeugen. Die Körperlagenbahn kann spiralförmig um den Dorn gewickelt oder durch eine Reihe Formelemente geführt werden, so dass sie in einer gefalteten Form um den Dorn gewickelt wird. Am stromabwärtigen Ende des Dorns wird das Rohr in bestimmte Längen geschnitten und dann mit Verschlusskappen versehen, um den Behälter zu bilden.

Rohrförmige Behälter dieses Typs enthalten typischerweise eine Deck- bzw. Auskleidungslage auf der Innenfläche der Körperlage aus Pappe. Die Auskleidungslage verhindert, dass Flüssigkeiten wie Saft aus dem Behälter austreten und verhindert außerdem, dass Flüssigkeiten in den Behälter eindringen und möglicherweise das darin enthaltene Labensmittelprodukt verunreinigen. Die Auskleidungslage ist vorzugsweise auch beständig gegen den Durchgang von Gasen, um zu verhindern, dass der Geruch des Lebensmittelproduktes im Behälter nach außen gelangt, oder dass Umgebungsluft in den Behälter eindringt und das Lebensmittelprodukt verdirbt. Die Auskleidungslage hat also Sperreigenschaften und die Körperlage hat tragende Eigenschaften.

Herkömmliche Auskleidungslagen enthalten meistens Aluminiumfolie, die gute Sperreigenschaften und auch vorteilhafte Festigkeitseigenschaften aufweist. Insbesondere wird die Auskleidung vor dem Wickeln der Körperlage auf den Dorn gewickelt und muss hinreichend stark und steif sein, um ohne Dehnung oder Faltenbildung unabhängig auf den Dorn gewickelt werden zu können. Aufgrund der durch die Folienschicht der Auskleidung bereitgestellten Absteifung sind derartige Auskleidungen als "abgesteifte" Auskleidungen bekannt.

Mit der Folie werden normalerweise eine oder mehrere Polymerlagen verklebt, um die Sperreigenschaften der Auskleidung weiter zu verbessern, und in manchen Fällen ist die Folienschicht nicht wegen der Sperreigenschaften erforderlich, sondern in der Auskleidung nur zu Stützzwecken enthalten. Derartige Folien sind teuer, und es wird deshalb angestrebt, eine "nicht abgesteifte" Auskleidung mit den erforderlichen Sperreigenschaften ohne die Aluminiumfolie bereitzustellen. Aufgrund der mit dem Wickeln einer nicht abgesteiften Auskleidung auf den Dorn verbundenen Probleme, wie Dehnung, Faltenbildung oder sonstige Verformung der Auskleidung, war es jedoch bisher mit herkömmlichen Wickelvorrichtungen und -verfahren wirtschaftlich nicht möglich, einen Behälter mit einer nicht abgesteiften Auskleidungslage herzustellen.

Ein anderes Problem in Zusammenhang mit herkömmlichen Auskleidungen ist die übermäßige Reibung zwischen der Auskleidungslage und dem Dorn beim Wickeln des rohrförmigen Behälters. Ist der Grad der Reibung zu hoch, kann der Dorn Überhitzung oder vorzeitigem Verschleiß unterliegen. Es werden Schmiermittel verwendet, obwohl diese teuer und hinsichtlich der FDA-Zulassung (Food and Drug Administration) problematisch sein können. Es wäre deshalb wünschenswert, einen rohrförmigen Behälter bereitzustellen, der mit dem Formdorn keine übermäßige Reibung erzeugt.

Außerdem enthält die Lage aus Aluminiumfolie typischerweise eine Kraftpapier-Unterlage, damit die Folienschicht mit der Pappekörperlage verklebt werden kann. Kleber auf wässriger Basis (oder "Nasskleber") werden zum Verkleben der Auskleidungslage mit der Körperlage bevorzugt, da Kleber auf Lösungsmittelbasis angesichts verschiedener Bedenken bezüglich ihrer umweltverträglichen Anwendung unvorteilhaft geworden sind. Es war bisher jedoch schwierig, ein zuverlässiges Haftenbleiben der wässrigen Kleber auf der glatten und undurchlässigen Oberfläche der Aluminiumfolienlage zu erreichen. Demzufolge wurde eine Kraftpapier-Unterlage mit der Folienschicht vorverklebt, so dass die Auskleidung an der Körperlage aus Pappe mit Nassklebern verklebt werden kann. Allerdings wird die Auskleidung durch das Kraftpapier teurer und dicker.

Die Auskleidungslage wird entlang einer spiralförmigen Naht mit sich selbst versiegelt, die gegenüber der spiralförmigen Naht der Körperlage geringfügig versetzt ist. Nasskleber konnten typischerweise nicht direkt auf der Folienschicht haften wie oben erörtert, und deshalb wird die Naht der Auskleidungslage mit einer "schlangenförmigen" Falte ausgebildet, in der der überlagernde Rand der Auskleidungslage in sich selbst zurückgefaltet und mit dem überlagerten Rand verklebt wird. Die schlangenartige Faltung ermöglicht ein Heißsiegeln der Polymerschichten auf der Oberfläche der Folienschicht miteinander. Alternativ kann ein Schmelzkleber verwendet werden, um die schlangenartige Faltung des überlagernden Randes der Auskleidungslage mit dem überlagerten Rand zu siegeln. Ein weiterer Vorteil der schlangenartigen Faltung ist, dass der Rand des Kraftpapiers nicht dem Innern des Behälters ausgesetzt wird und somit Flüssigkeiten im Behälter nicht vom Kraftpapier aufgesaugt werden. Ein Beispiel einer solchen Faltung ist in U.S.-Patent Nr. 5,084,284, erteilt an McDilda et al., dargestellt.

Schlangenartige Faltungen sind jedoch wegen ihrer vergrößerten Dicke unerwünscht. Die Dicke einer schlangenartig gefalteten Naht ist gleich der dreifachen Dicke der Auskleidungslage und verursacht Schwierigkeiten, wenn die Enden des rohrförmigen Behälters hermetisch abgedichtet werden sollen. Insbesondere werden die Enden des Rohrs nach dem Abschneiden häufig nach außen umgestülpt, um eine gerollte kreisförmige Wulst oder einen gerollten kreisförmigen Flansch an einem oder beiden Enden des Rohrs zu bilden, auf die bzw. den dann Verschlusskappen oder Abdeckungen angebracht und mit der Wulst mittels eines Kleberdichtmittels oder einer Kleberverbindung gesiegelt werden. In dem Bereich jedoch, in dem die dicke schlangenartig gefaltete Naht einen Abschnitt der Kantenoberfläche bildet, kann die Stirnfläche der Wulst oder des Flansches stark uneben sein und berg- und talartige Unregelmäßigkeiten bilden. Demzufolge ist eine zusätzliche Menge Kleberdichtmittel auf die Kantenoberfläche zumindest im Bereich der schlangenartig gefalteten Naht aufzubringen, um diese Unregelmäßigkeiten auszufüllen und den rohrförmigen Behälter hermetisch abzudichten. Das zusätzliche Aufbringen von Kleberdichtmittel ist nachteilig, da zusätzliches Dichtmittel verwendet werden muss, und es für den Verbraucher schwieriger ist, die Dichtung wegen des zusätzlichen Dichtmittels zu entfernen.

Zum Stand der Technik gehörige rohrförmige Behälter mit einer Auskleidung ohne schlangenartig gefaltete Naht enthalten den in U.S.-Patent Nr. 3,520,463, erteilt an Ahlemeyer, offenbarten Behälter. Der darin offenbarte Behälter enthält eine Auskleidungslage aus Aluminiumfolie, die auf einer Oberfläche beschichtet ist, um chemische Angriffe abzuwehren. Die Bahn für die Auskleidungslage wird zu einem Paar Verbindungswalzen geführt, wo ihre unbeschichtete Oberfläche in Kontakt mit einer mit Kleber beschichteten Oberfläche einer Bahn für die Körperlage gepresst wird. Es werden Kleber auf Lösungsmittelbasis offenbart, die tierischen Leim, Kasein-Latex-Emulsion, Vinylcopolymeremulsion und Natriumsilikat enthalten. Die Verbundbahn wird dann spiralförmig um einen Dorn zu einer Rohrform gewickelt, um ein Endlosrohr herzustellen. Die überlappenden Ränder der Auskleidungslage werden mit einem Schmelzkleber aneinander befestigt.

Die US 4,087,299 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Behälters, bei dem eine Papierbahn und eine Bahn aus Kunststofffolie zusammen auf einen rotierenden Dorn gewickelt und mittels eines Schmelzklebers miteinander verbunden werden. Als Aufgabe der in diesem Patent beschriebenen Erfindung wird die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung von Klebern bzw. Behältern angegeben, bei dem die Verwendung von Nassklebern vollkommen vermieden werden kann.

Es wäre deshalb wünschenswert, Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung eines rohrförmigen Behälters bereitzustellen, der eine nicht abgesteifte Auskleidungslage hat, die keine Folienschicht enthält. Ferner wäre es im höchsten Maße wünschenswert, einen solchen Behälter bereitzustellen, bei dem die Auskleidungslage fest mit der Körperlage mittels eines wässrigen Klebers verbunden ist. Mit einem derartigen wässrigen Kleber ließen sich die den Klebern auf Lösungsmittelbasis anhaftenden Probleme vermeiden, er dürfte aber im Stande sein, eine hinreichend feste Verbindung mit der Körperlage zu bilden und würde eine Konstruktion bilden, die bisher wirtschaftlich nicht möglich war. Außerdem wäre es vorteilhaft, wenn die Auskleidungslage ohne eine schlangenartig gefaltete Naht versiegelt werden könnte. Ein rohrförmiger Behälter, der ohne übermäßige Reibung mit dem Formdorn zu erzeugen gewickelt werden kann, wäre ebenfalls sehr erstrebenswert.

Diese und andere Aufgaben sowie Vorteile werden von der vorliegenden Erfindung erfüllt bzw. erzielt, die Verfahren und Vorrichtungen umfaßt zur Herstellung eines rohrförmigen Behälters mit einer Körperlage aus Pappe und einer Auskleidungslage aus einem Polymer, die mit dieser mittels eines Nassklebers verklebt ist.

Verschiedene Aspekte der Erfindung sind in den unabhängigen Ansprüchen definiert. Einige bevorzugte Merkmale sind in den abhängigen Unteransprüchen definiert.

Das vorteilhafte Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung enthält die Schritte des Aufbringens eines wässrigen Klebers auf eine Körperlage aus Pappe, gefolgt von der Erwärmung des wässrigen Klebers, um zumindest einen Teil des Wassergehaltes zu verdampfen, damit der Kleber im Wesentlichen klebrig wird. Nach dem Erwärmungsschritt werden die Pappe-Körperlage und die Polymer-Auskleidungslage durch ein Paar Andruckwalzen geführt, um die Auskleidungslage mit der Körperlage zu verkleben. Die Körperlage und die mit ihr verklebte Auskleidungslage werden dann um den Formdorn gewickelt, um den rohrtörmigen Behälter zu erzeugen. Die Körperlage kann spiralförmig um den Dorn gewickelt werden, um ein spiralförmig gewickeltes Rohr zu erzeugen, oder sie kann in Längsrichtung um den Dorn gewickelt werden, um ein übereinandergewickeltes bzw. -gerolltes Rohr zu erzeugen.

Vorzugsweise sieht der Erwärmungsschritt das Beaufschlagen des Klebers mit mindestens ca. 100.000 J/m2 und mehr bevorzugt mit mindestens ca. 460.000 J/m2 vor. Eine ausreichende Wärmemenge kann aufgebracht werden, indem der Vorschub der Körperlage neben einer Wärmequelle erfolgt, die eine Kapazität zur Erzeugung eines Wärmeflusses von mindestens ca. 50.000 W/m2 über einen kürzeren Zeitraum als ca. 3 Sekunden hat. Diese Wärmemenge erhöht die Temperatur der Pappe über den Siedepunkt des Wassers, um einen Teil des Wassergehaltes aus dem wässrigen Kleber zu verdampfen.

Ein weiteres vorteilhaftes Verfahren sieht den Vorschub einer Endlos-Polymer-Auskleidungslage mit ersten und zweiten Grenzrandbereichen und eine Kleberschicht auf dem ersten Grenzrandbereich der Oberfläche der zur Körperlage weisenden Auskleidungslage vor. Die Kleberschicht enthält einen nicht wässrigen Polymerkleber, der bei einer vorgegebenen Aktivierungstemperatur aktiviert wird. Die Auskleidungs- und Körperlage werden dann durch ein Paar Andruckwalzen geführt und so ausgerichtet, dass der erste Grenzrandbereich der Auskleidungslage über einen ersten Rand der Körperlage vorsteht.

Die Körperlage und die mit ihr verklebte Auskleidungslage werden um den Formdorn gewickelt und die Schicht aus nicht wässrigem Kleber auf der Auskleidungslage wird auf eine Temperatur oberhalb der Aktivierungstemperatur des Klebers erwärmt. Die Erwärmung der Schicht aus nicht wässrigem Kleber erfolgt, bevor die Körper- und Auskleidungslage um den Formdorn gewickelt werden, während sie um den Formdorn gewickelt werden oder in beiden Fällen. Die Körperlage wird ferner so um den Formdorn gewickelt, dass der zweite Grenzrandbereich des Auskleidungslage mit dem ersten Grenzrandbereich durch den nicht wässrigen Kleber verklebt wird, so dass eine versiegelte Auskleidung entsteht. Vorteilhafterweise kann der Dorn ebenfalls erwärmt werden.

Eine Vorrichtung zur Herstellung mehrlagiger rohrförmiger Behälter für Lebensmittelprodukte mit einer Körperlage aus Pappe und einer inneren Polymer-Auskleidungslage ist ebenfalls Bestandteil der Erfindung. Die Vorrichtung enthält eine Zuführung für Endlos-Körperlagenmaterial und einen Kleber-Applikator in der Nähe einer Oberfläche der Körperlage zum Aufbringen eines wässrigen Klebers auf diese Oberfläche. Die Vorrichtung enthält ferner mindestens eine Wärmequelle nach dem Kleber-Applikator zum Erwärmen des wässrigen Klebers, die in der Lage ist, genug Wasser zu verdampfen, um den Kleber im Wesentlichen klebrig zu machen. Die Wärmequelle weist vorzugsweise ein Infrarotheizgerät auf, das in der Lage ist, einen Wärmefluss von mindestens ca. 50.000 W/m2 zu erzeugen.

Die Vorrichtung enthält außerdem eine Zuführung für Endlos-Auskleidungslagenmaterial und ein Paar Andruckwalzen, durch die die Körper- und Auskleidungslage geführt werden, um die Auskleidungslage mit der Körperlage zu verkleben. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Koronaentladeelement in der Nähe der Oberfläche der Auskleidungslage angeordnet, um die Haftung an der Körperlage zu unterstützen. Die Körper- und Auskleidungslage werden um einen Formdorn nach den Andruckwalzen gewickelt, um die Körper- und Auskleidungslage in die gewünschte Rohrform zu bringen. In einer Schneidestation neben dem Dorn wird das so ausgeformte gewickelte Rohr in bestimmten Behälterlängen geschnitten.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung hat die Auskleidungslage vor dem Wickeln der Körperlage eine im Wesentlichen glatte Oberfläche, aber nach dem Wickeln eine gekräuselte Oberfläche, was durch den Druck auf die Auskleidungslage in Umfangsrichtung verursacht wird. Die Spitzen und Vertiefungen der gekräuselten Oberfläche sorgen dafür, dass die Auskleidungslage problemlos über den Formdorn gleitet, wodurch in vorteilhafter Weise die Reibung zwischen der Auskleidungslage und den Dorn verringert wird und die Probleme des vorzeitigen Verschleißes und der Überhitzung, wie sie bei herkömmlichen Behältern auftreten, beseitigt werden.

Die Körperlage definiert eine vorgegebene Umfangslänge, bevor sie entsprechend einer Umdrehung der Körperlage um den Formdorn beim Wickeln der Rohrform gewickelt wird. Die Auskleidungslage wird mit der Innenfläche der Körperlage verklebt und definiert eine Umfangslänge, die gleich ist der der Körperlage vor dem Wickeln. Demzufolge wird die Auskleidungslage in Umfangsrichtung zusammengepresst, wenn die Körperlage zur Rohrform gewickelt wird, und die gekräuselte Oberfläche entsteht.

Die Sperrschicht enthält vorzugsweise eine Polyesterschicht mit mindestens einer metallisierten Oberfläche. Die Auskleidung hat ferner vorzugsweise eine Dicke von unter ca. 0,08 mm (3 mit). Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann eine weitere Pappelage auf der ersten Körperlage gegenüber der Auskleidungslage zur Erhöhung der Festigkeit verklebt werden.

Während einige der Aufgaben und Vorteile der Erfindung erwähnt worden sind, ergeben sich andere im Laufe der Beschreibung in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen, die nicht notwendigerweise maßstäblich sind; es zeigen:

1 eine perspektivische Explosionsansicht eines rohrförmigen Behälters gemäß der vorliegenden Erfindung;

2 eine abgebrochene und vergrößerte Schnittansicht eines Endes des rohrförmigen Behälters entlang der Linie 2-2 in 1;

3 eine vergrößerte Schnittansicht einer Körperlage aus Pappe und einer Polymer-Auskleidungslage entlang der Linie 3-3 in 1;

4 eine abgebrochene und vergrößerte Schnittansicht einer schlangenartig gefalteten Naht gemäß dem Stand der Technik;

5 eine vergrößerte Schnittansicht der schlangenartig gefalteten Naht gemäß dem Stand der Technik entlang der Linie 5-5 in 4;

6 eine Draufsicht einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zur Herstellung eines rohrförmigen Behälters;

7 eine vergrößerte Draufsicht eines Abschnitts der Vorrichtung, die die Ausrichtung der Auskleidungslage relativ zur Körperlage zeigt;

8 eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts der Vorrichtung, die das Wickeln der Körper- und Auskleidungslage auf einen Dorn zeigt;

9A eine vergrößerte Schnittansicht der Körperlage entlang der Linie 9A-9A in 6; 9B eine vergrößerte Schnittansicht der Körperlage und eines darauf aufgebrachten wässrigen Klebers entlang der Linie 9B-9B in 6;

9C eine vergrößerte Schnittansicht der Körperlage und der damit verklebten Polymer-Auskleidungslage entlang der Linie 9C-9C in 6;

9D eine abgebrochene und vergrößerte Schnittansicht eines Randes der Körperlage entlang der Linie 9D-9D in 6, die das Auftragen von Kleber auf einen abgeschrägten Rand zeigt;

9E eine abgebrochene und vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie 9E-9E in 6, die das Aufbringen von Infrarotwärme auf den Rand der Körperlage zeigt;

9F eine abgebrochene und vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie 9F-9F in 6, die die Beaufschlagung des Randes der Körperlage mit Gebläseluft- bzw. Umluftwärme zeigt;

10A eine abgebrochene und vergrößerte Schnittansicht des Randes der Körperlage gegenüber dem in den 9A bis 9F dargestellten Rand entlang der Linie 10A-10A in 6, die die Beaufschlagung mit Gebläseluft- bzw. Umluftwärme zeigt;

10B eine abgebrochene und vergrößerte Schnittansicht benachbarter Körper- und Auskleidungslagen, die die Nähte zwischen den Lagen zeigt;

11 eine schematische Ansicht im Aufriss einer Vorrichtung zur Herstellung eines rohrförmigen Behälters mit zwei Körperlagen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

12 eine abgebrochene und vergrößerte Schnittansicht eines Randes der Körperlagen, die in der Vorrichtung von 11 miteinander verklebt werden;

13 eine stark vergrößerte Schnittansicht einer Auskleidungslage gemäß der Erfindung, die mit der Körperlage verklebt ist; und

14 eine stark vergrößerte Schnittansicht einer Auskleidungslage einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden ausführlicher unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt sind. Diese Erfindung kann jedoch auf zahlreiche verschiedene Arten verwirklicht werden und ist nicht dahingehend auszulegen, dass sie auf die hierin gezeigten Ausführungsformen beschränkt ist; diese dienen vielmehr zur gründlichen und vollständigen Offenbarung und vermitteln dem Fachmann den Gültigkeitsbereich der Erfindung in seiner Gesamtheit. Identische Bezugszeichen kennzeichnen stets gleiche Elemente.

In 1 ist ein rohrförmiger Behälter 10 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Obwohl er mit kreisförmigen Querschnitt dargestellt ist, kann das Rohr jede Querschnittsform haben, die sich durch Wickeln des Rohrs um einen entsprechend geformten Dorn herstellen lässt. Ein Beispiel ist ein allgemein rechteckig geformtes Rohr mit abgerundeten Ecken.

Die in 1 dargestellte Ausführungsform ist besonders vorteilhaft zur Verpackung von Kartoffel-Crisps und enthält eine flexible Membrandichtung 11 sowie eine wieder verwendbare Kunststoffverschlusskappe 12 über der Dichtung. Je nach Art des zu verpackenden Lebensmittelprodukts z. B. Teig können jedoch verschiedene andere Endverschlüsse verwendet werden.

Wie detaillierter in 2 dargestellt enthält der rohrförmige Behälter 10 eine Wand mit einer Körperlage 13, die vorzugsweise aus Pappe gebildet ist, und eine Auskleidungslage 14, die vorzugsweise aus einem Polymermaterial gebildet ist, das mit der Innenoberfläche der Körperlage 13 verklebt wird. Das obere Ende des rohrförmigen Behälters 10 wird umgestülpt, um eine Wulst 15 oder einen Flansch zu bilden, und die Membrandichtung 11 wird hermetisch dicht auf der Oberfläche der Wulst mit einem Dichtmittel 16 angebracht. Die Verschlusskappe 12 wird dann über der Wulst 15 eingerastet und kann wieder verwendet werden, nachdem die Membrandichtung 11 entfernt worden ist. Ein Metallverschluss (nicht dargestellt) kann am gegenüberliegenden Ende des Behälters 10 befestigt werden.

Die Nähte, mit denen die verschiedenen Lagen miteinander verbunden werden, sind in 3 dargestellt. Die Pappekörperlage 13 besteht aus einer relativ dicken und steifen Pappe. Demzufolge werden die Ränder zuerst abgeschrägt und dann während des Rohrformungsprozesses mit einem Kleber 20 zusammengefügt, um eine starke Naht zu bilden. Die Auskleidungslage 14 wird mit der Innenoberfläche der Körperlage 13 mittels eines Nassklebers 21 verklebt und die überlappenden Ränder der Auskleidungslage werden miteinander verklebt, um sicherzustellen, dass der Behälter 10 vollkommen dicht ist. Eine Etikettenlage 22 wird vorzugsweise mit der Außenoberfläche der Körperlage 13 verklebt, auf der sich verschiedene Aufdrucke bezüglich des Produktes im Behälter befinden.

4 und 5 zeigen herkömmliche rohrförmige Behälter, die eine Auskleidung mit einer Schicht 23 aus Aluminiumfolie enthalten, um der Auskleidung Festigkeits- und Sperreigenschaften zu verleihen. Wie oben erläutert ist eine Kraftpapierschicht 24 mit der Schicht 23 aus Aluminiumfolie vorverklebt worden, da herkömmliche Nasskleber nicht an der Aluminiumfolie haften können.

Die Kraftpapierschicht 24 kann dem Innern des Behälters nicht ausgesetzt werden, da Flüssigkeiten und Gase die poröse und absorbierende Kraftpapierschicht durchdringen könnten. Würde beispielsweise eine gerade Überlappungsnaht wie die in 3 dargestellt an den Rändern der Auskleidung 14 verwendet werden, würde ein Rand der Kraftpapierlage 24 frei liegen und Flüssigkeiten im Behälter durch die Dochtwirkung aufsaugen, so dass sie aus dem Behälter austreten. Deshalb muss eine schlangenförmige Faltung an der Naht verwendet werden, bei der ein überlagernder Randabschnitt 25 der Auskleidung in sich selbst zurückgefaltet ist, und dann mit einem darunter liegenden Randabschnitt 26 der Auskleidung gesiegelt wird, wie in 5 dargestellt ist. Der überlagernde Randabschnitt 25 der Auskleidung kann mittels eines Schmelzklebers (nicht dargestellt) mit dem darunter liegenden Randabschnitt 26 der Auskleidung verklebt werden. Alternativ enthält die Schicht 23 aus Aluminiumfolie meistens eine dünne Polymerschicht (nicht dargestellt) auf ihrer Oberfläche, die zum Innern des Behälters weist, und mit sich selbst an dem Punkt heiß gesiegelt werden kann, an dem der überlagernde Randabschnitt 25 mit dem darunter liegenden Randabschnitt 26 der Auskleidung in Kontakt steht.

Ein Nachteil einer solchen Auskleidung ergibt sich an der Stelle, an der sich die schlangenartig gefaltete Naht über die Wulst 15 hinaus erstreckt, wie in 4 dargestellt. Die dicke schlangenförmig gefaltete Naht erzeugt insbesondere ein Paar stufenförmige Unregelmäßigkeiten 30 entlang dem Umfang der Wulst 15. Dadurch ergeben sich Schwierigkeiten bei Siegeln der Membrandichtung 11 mit der Wulst 15, die typischerweise dadurch überwunden werden, dass zusätrlicher Dichtkleber 16 auf die Membrandichtung oder die Wulst aufgebracht wird, um die Unregelmäßigkeiten 30 zu verfüllen. Die Verwendung dieses zusätzlichen Dichtklebers 16 ist wegen der Kosten für das zusätzliche Material und der komplizierten Aufbringung des zusätzlichen Dichtmittels auf diese Bereiche nachteilig.

Eine Vorrichtung zur Herstellung rohrförmiger Behälter, bei denen die Nachteile der herkömmlichen rohrförmigen Behälter überwunden werden, ist in 6 dargestellt. Eine Endlosbahn des Körperlagenmaterials 13 aus Pappe wird der Vorrichtung zugeführt und durchläuft zunächst ein Paar gegenüberliegender Randabschräger 31. Wie aus 9A zu ersehen ist, entfernen die Randabschräger einen Teil des rechteckigen Randes der Körperplage 13, um einen ersten 32 und einen zweiten 33 Rand mit einer abgeschrägten Konfiguration zu erzeugen.

Die Körperlage 13 wird dann durch einen Kleber-Applikator 34 geführt, der einen Kleber 21 auf der oberen Oberfläche der Körperlage 13 aufbringt, wie in 9B dargestellt. Der Kleber 21 ist vorteilhafterweise ein wässriger Kleber, mit dem die zahlreichen Probleme in Zusammenhang mit Klebern auf Lösungsmittelbasis überwunden werden. Aus dem Kleber verdampfende Lösungsmittel brauchen nicht mit einer Spezialausrüstung gesammelt zu werden, um Umweltvorschriften zu genügen. Ein bevorzugter Kleber ist Nr. 72-4172,von der National Starch and Chemical Company. Ein anderer Kleber, der ebenfalls verwendet werden kann, ist Nr. 33-4060, der ebenfalls von der National Starch and Chemical Company verfügbar ist.

Die Körperlage 13 und der darauf aufgebrachte Nasskleber 21 werden dann unter einem Heizgerät 35 durchgeführt, das zumindest einen Teil des Wassergehaltes des wässrigen Klebers 21 verdampft, um den Kleber im Wesentlichen klebend zu machen. Es ist wichtig, dass dem Kleber die korrekte Wärmemenge zugeführt wird. Zu wenig Wärme verdampft nicht genug Wasser in einer ausreichend kurzen Zeitdauer, was dazu führt, dass der Kleber nicht ausreichend klebrig wird. Umgekehrt trocknet zu viel Wärme den Kleber aus, so dass er an Klebrigkeit verliert. Es wurde festgestellt, dass mindestens etwa 100.000 J/m2 eine geeignete Wärmemenge ist, um den Nasskleber klebrig zu machen. Genauer gesagt wird eine Erwärmung des Klebers mit mindestens ca. 460.000 J/m2 bevorzugt. Es wurde festgestellt, dass bei einer Geschwindigkeit der Körperlage 13 von ca. 50 Fuß/min (15,24 m/min) (oder bei einer Erwärmungsdauer unter ca. 3 Sekunden) die Erwärmung des Klebers 21 mit einem Heizgerät 35, das einen Wärmefluss von 200.000 W/m² hat, die Temperatur der Pappekörperlage 13 mindestens auf den Siedepunkt von Wasser, d. h. 100°C (212°F) auf Meereshöhe, und maximal auf 160°C (320°F) erhöht. Für den Durchschnittsfachmann versteht es sich jedoch, dass diese Parameter in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren einschließlich des Wirkungsgrades der Wärmequelle, der Geschwindigkeit der Körperlage (bei Geschwindigkeiten der Fertigungsstraße von bis zu 2 ms^–1 (400 Fuß/min) und der Art des verwendeten Klebers variieren können. Eine ausreichende Wärmemenge ist also dafür maßgeblich, dass der Kleber in einer kurzen Zeitspanne klebrig wird ohne auszutrocknen. Ein bevorzugter Typ Wärmequelle ist ein Infrarotheizgerät, obwohl auch verschiedene andere Wärmequellen z. B. Umlufterwärmung oder dgl. verwendet werden können.

Nach dem Heizgerät 35 wird die Körperlage 13 dann in ein Paar einander gegenüberliegender Andruckwalzen 36 vorwärts transportiert. Eine Endlosbahn des Auskleidungslagenmaterials 14 wird von einer Spule 40 zugeführt und ebenfalls zur Walze in der Nähe der Kleberoberfläche der Körperlage 13 transportiert. Der Nasskleber 21 ist im Wesentlichen klebrig und haftet deshalb sofort ohne Verschiebung an der Auskleidungslage 14, wenn die Lagen angedrückt werden.

Ein bevorzugter Aufbau der Auskleidung ist in 13 und 14 dargestellt; diese enthält eine Dichtschicht 60, eine Feuchtigkeitssperrschicht 61 und eine Kleberschicht 63. Die Sperrschicht 61 ist undurchlässig für Flüssigkeiten und Gase wie Sauerstoff. Wird eine Sperre sowohl für Flüssigkeiten und vorzugsweise auch für Gase benötigt, ist Polyester ein bevorzugtes Sperrschichtmaterial. Bei manchen Lebensmittelprodukten ist jedoch keine Gassperre erforderlich, z. B. bei verschiedenen Säften, so dass andere Sperrschichtmaterialien verwendet werden können (obwohl die Sperre allgemein undurchlässig für Gase sein kann). Es versteht sich, dass verschiedene Sperrschichtmaterialien oder -eigenschaften verwendet werden könnten, je nachdem, welches Produkt zu verpacken ist.

Alternative Sperrschichtmaterialien enthalten Nylon, EVOH (Ethylenvinylalkoholpolymer und -copolymer), Polyvinylidenchlorid, Polyethylen und Polypropylen und dgl., wie für den Fachmann deutlich sein wird. Eine Oberfläche der Sperrschicht 61 kann eine dünne metallisierte Beschichtung 62 enthalten, um ein metallisches Aussehen zu erzielen und um außerdem die Sperreigenschaften zu verbessern. Die metallisierte Beschichtung 62, die aus Aluminium gebildet werden kann, ist jedoch wesentlich dünner als eine Folienschicht und ist bei bestimmten Anwendungen nicht erforderlich, um Festigkeits- oder Sperreigenschaften bereitzustellen. Somit kann auf eine dicke und teure Folienbahnschicht in vorteilhafter Weise verzichtet werden. Die Auskleidungslage 14 hat vorzugsweise eine Gesamtdicke von weniger als ca. 0,08 mm (3 mil) und beträgt mehr bevorzugt eher 0,025 mm (1 mil).

Die Auskleidungslage 14 wird durch die Andruckwalze mit der Körperlage 13 so ausgerichtet, dass ein erster Grenzrandbereich 41 der Auskleidungslage über den ersten Rand 32 der Körperlage vorsteht. Die Auskleidungslage 14 kann dieselbe Breite wie die Körperlage 13 haben, und so erstreckt sich der gegenüberliegende zweite Grenzrandbereich 42 der Auskleidungslage nicht vollständig bis zum zweiten Rand 33 der Körperlage. Wahlweise kann die Auskleidungslage 14 je nach gewünschter Überlappung der Auskleidung breiter oder schmäler als die Körperlage 13 sein. Diese Konfiguration ist in der Draufsicht von 7 und in der Schnittansicht von 9C dargestellt.

Nach den Andruckwalzen 36 wird das Laminat aus Körperlage 13 und Auskleidungslage 14 unter einem Kleber-Applikator 43 für die Schrägen geführt, der den Kleber 20 für die Schrägen auf die abgeschrägte Oberfläche des abgeschrägten zweiten Randes 33 der Körperlage 13 aufträgt. Der Kleber 20 für die Schrägen ist vorzugsweise ein Schmelzkleber eines im Stand der Technik herkömmlichen Typs, könnte aber auch ein anderer Kleber des Polymertyps sein. Der Kleber 20 für die Schrägen trägt zu einer stärkeren Verbindung der Körperlage speziell bei Behältern mit einer einzigen Körperlage bei.

Die Oberfläche der Auskleidungslage 14 kann dann mit Schmiermittel von einer Walze 44 bedeckt werden, wodurch die Auskleidung 14 reibungsarm durch die Wickeloperation geführt werden kann. Wird jedoch die Ausführungsform des nachstehend beschriebenen Behälters hergestellt, kann das Schmiermittel in vorteilhafter Weise entfallen oder in erheblich geringerer Menge eingesetzt werden.

Das Laminat wird dann unter einem Infrarot-Heizgerät 45 durchgeführt, das den zweiten Grenzrandbereich 42 der Auskleidungslage 14 erwärmt und auch den zweiten Rand 33 der Körperlage 13 erwärmen kann, wie aus 9E zu ersehen ist. Es wurde festgestellt, dass ein Infrarot-Heizgerät ausreichend ist, das in der Lage ist, einen Wärmefluss von mindestens ca. 83.000 W/m2 zu erzeugen. Nach dem Infrarot-Heizgerät 45 wird der zweite Grenzrandbereich 42 der Auskleidungslage 14 unter mindestens einem Umluft-Heizgerät 46 durchgeführt.

Das Laminat aus Körperlage 13 und Auskleidungslage 14 wird dann um einen Formdorn 47 gewickelt. Das Laminat wird zuerst unter den Dorn 47 und dann zurück über die Oberseite spiralartig gewickelt, wobei die Auskleidungslage 14 gegen die Oberfläche des Dorns gewickelt wird. Der erste Grenzrandbereich 41 der Auskleidungslage 14 liegt auf dem Dorn 47 frei und wird mit Wärme von einem zweiten Umluft-Heizgerät 50 beaufschlagt, wie aus 8 und 10A zu ersehen ist. Wenn das Laminat weiter gewickelt wird und der erste Rand 32 des Körperlage 13 nach einer vollständigen Umdrehung zurück unter den Dorn 47 vorbewegt wird, wird er in Kontakt mit dem zweiten Rand 33 des folgenden bzw. vorherigen Bereichs der Körperlage 13 gebracht, der zuerst mit dem Dorn in Berührung kommt. Die abgeschrägten Ränder 32, 33 liegen aneinander an und der Kleber 20 für die Schrägen verklebt die Ränder miteinander, um ein spiralförmig gewickeltes Rohr zu bilden, das entlang dem Dorn 47 vorwärts transportiert wird. Was die Auskleidungslage 14 betrifft, wird der ersten Grenzrandbereich 41 relativ zum zweiten Grenzrandbereich 42 in eine überlappende Lage gebracht, um eine dichte gerade Überlappungsnaht zu bilden, wie in 10B dargestellt. Die vorliegende Erfindung beseitigt so die Nachteile in Zusammenhang mit den schlangenförmig gefalteten Nähten und verwendet statt dessen eine gerade Überlappungsnaht.

Eine Kleberschicht 63 befindet sich unterhalb der metallisierten Beschichtung 62 und definiert die äußere Oberfläche der Auskleidungslage 14. Die Kleberschicht 63 enthält einen nicht wässrigen Polymerkleber, der bei einer vorgegebenen Aktivierungstemperatur aktiviert wird. Solche Kleber, die als "Kontakt (dry-bond)"-Kleber bekannt sind, können eines oder mehrere der folgenden Polymere oder davon modifizierten Copolymere enthalten: Ethylenvinylacetat, Ethylenacrylsäure, Ethylenmethacrylsäure, Ethylenmethylacrylat und Mischungen aus diesen oder mit kostengünstigeren Polyolefinen. Eine bevorzugte Ausführungsform ist in 14 dargestellt und enthält eine aus zwei Teilschichten 63a,b bestehende Kleberschicht, die gemeinsam extrudiert werden. Die innere Teilschicht 63a besteht vorzugsweise aus Ethylenacrylsäure, die gut an der Polyestersperrschicht 61 haftet, und die äußere Teilschicht 63b besteht vorzugsweise aus Ethylenmethylacrylat, das gut an der Körperlage 13 aus Pappe haftet. Die Kleberschicht 63 wird als Teil der Auskleidungslage 14 hergestellt und wird wegen der Haftfähigkeit des Nassklebers 21 vorzugsweise nur auf dem ersten Grenzrandbereich 41 der Auskleidungslage 14 aufgebracht. Eine Auskleidungslage 14, bei der sich die Kleberschicht 63 über die gesamte Breite der Auskleidung erstreckt, so dass auf den Nasskleber 21 verzichtet werden kann und die Auskleidungslage direkt mit der Körperlage 14 verklebt wird, wird in der U.S.-Parallelanmeldung Nr. 08/796,912 offenbart, die gleichzeitig mit der vorliegenden Anmeldung eingereicht wurde, und dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung übertragen wurde.

Eine Dichtschicht 60 kann ebenfalls einen Bestandteil der Auskleidungslage 14 bilden und die innere Oberfläche der Auskleidungslage definieren. Die Dichtschicht 60 stellt eine Oberfläche bereit, auf der die Kleberschicht 63 haftet, wenn der erste Grenzrandbereich 41 der Auskleidungslage 14 mit dem zweiten Grenzrandbereich 42 in eine Überlappungsbeziehung gebracht wird. Die Dichtschicht 60 enthält ein Polyolefinpolymer, bei dem es sich vorzugsweise um ein Polyethylen hoher Dichte handelt.

Ein vorteilhaftes Merkmal der Dichtschicht 60 ist, dass sie eine höhere Schmelztemperatur hat als die Kleberschicht 63. Wie oben erwähnt wird der erste Grenzrandbereich 41 der Auskleidungslage 14 auf eine Temperatur erwärmt (entweder vor Erreichen des Dorns 47 oder während der Verweilzeit auf dem Dorn 47), bei der die Kleberschicht 63 aktiviert wird. Bestünde jedoch die Dichtschicht 60 aus dem gleichen Polymer wie die Kleberschicht 63 oder hätte sie eine Schmelztemperatur gleich der oder unter der der Kleberschicht, würde die Dichtschicht schmelzen und wahrscheinlich am Dorn 47 haften bleiben, was den Wickelprozess stark beeinträchtigen würde. Dieses Problem wäre bei der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung besonders ausgeprägt, da der Dorn 47 vorzugsweise erwärmt wird, um den Wärmeverlust von der Auskleidungslage 14 auf den Dorn auf ein Minimum zu senken. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht mit diesem Problem behaftet, da die Schmelztemperatur der Dichtschicht 60 höher ist als die Aktivierungstemperatur der Kleberschicht 63.

Das Rohr wird dann entlang dem Dorn 47 mittels eines herkömmlichen Wickelbandes bzw. -riemens 51, das um ein Paar gegenüberliegende Riemenscheiben 52 verläuft, weitertransportiert. Das Wickelband 51 dient nicht nur dazu, das Rohr zu drehen und vorwärts zu transportieren, sondern übt auch Druck auf die überlappenden Ränder der Körperlage 13 und der Auskleidungslage 14 aus, um eine feste Bindung zwischen den jeweiligen Lagenrändern sicherzustellen.

Eine äußere Etikettenlage 22 wird dann vorzugsweise über einen Kleber-Applikator 53 geführt und um die Körperlage 13 gewickelt. Die Etikettenlage 22 könnte vor dem Wickelband 51 angebracht werden. In einer Schneidestation 54 wird das Endlosrohr in bestimmte Längen geschnitten und vom Dorn 47 abgenommen.

Die Enden der Behälter 10 werden dann nach außen gestülpt, um die Wulst 15 oder einen Flansch zu bilden. Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der Polymer-Auskleidungslage gemäß der vorliegenden Erfindung ist, dass die Elastizität des Polymers dafür sorgt, dass die Wulst 15 nach dem Umstülpen in diesem Zustand verbleibt. Herkömmliche nicht elastische Folienauskleidungen können dazu neigen, dass sich die Wulst 15 wieder zurückrollt oder reißt, was beim Verschließen der Enden problematisch sein kann.

Nach dem Füllen mit dem Lebensmittelprodukt wird ein oder beide Enden des Behälters 10 vorzugsweise mit einer Membrandichtung 11 gesiegelt. Die nicht abgesteifte Auskleidungslage 14 gemäß der vorliegenden Erfindung ist deutlich dünner als herkömmliche Folienauskleidungen und es kann eine gerade Überlappungsnaht anstelle einer schlangenförmig gefalteten Naht verwendet werden. Deshalb sind an der Stelle, an der die Naht die Wulst kreuzt, viel kleinere Unregelmäßigkeiten vorhanden, und die Membrandichtung 11 kann auf kostengünstige und einfache Weise mit einem Minimum an Dichtkleber 16 mit der Wulst 15 versiegelt werden. Eine Verschlusskappe 12 kann dann über der Dichtung 11 angebracht werden.

Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die gekräuselte oder "matte" Oberfläche der Auskleidungslage 14, die aus 1 und 2 ersichtlich ist. Die gekräuselte Oberfläche wird durch das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erzielt, wobei gleiche Längen der Körperlage 13 und der Auskleidungslage 14 miteinander verklebt werden, bevor sie um den Dorn 47 gewickelt werden. Während die Lagen um den Dorn 47 gewickelt werden, drückt die erheblich steifere Körperlage 13 die Auskleidungslage 14 zusammen. Mit anderen Worten, die Körperlage 13 definiert zunächst eine Umfangslänge entsprechend einer Umdrehung um den Dorn 47 und die Auskleidungslage 14 hat eine ursprüngliche Länge pro Umdrehung, die gleich ist der der Körperlage 13. Beim Wickeln wird jedoch die Auskleidungslage 14 in einen Kreisquerschnitt gepresst, der einen geringfügig kleineren Radius hat als der durch die Körperlage 13 definierte Kreis. Somit wird die Auskleidungslage 14 relativ zur Körperlage 13 in Umfangsrichtung zusammengepresst.

Das Zusammenpressen in Umfangsrichtung ist bei Verwendung bestimmter Typen von Auskleidungslagen 14 vorteilhaft, da die Kompression eine ursprünglich glatte Auskleidungslage nach dem Wickeln mit einer gekräuselten oder matten Oberfläche versehen kann. Die gekräuselte Oberflächenstruktur erhält durch zahlreiche kleine Erhöhungen und Vertiefungen in der Oberfläche der Auskleidungslage 14 das Aussehen einer "Alligatorhaut". Die gekräuselte Oberfläche ist in hohem Maße vorteilhaft, da sie die beim Wickeln auftretende Reibung zwischen der Auskleidungslage 14 und dem Dorn 47 dramatisch verringert. Obwohl keine theoretische Behauptung aufgestellt werden soll, wird dennoch angenommen, dass die verringerte Reibung auf die kleinere Oberfläche der Auskleidungslage 14 zurückzuführen ist, die in Reibungskontakt mit dem Dorn 47 steht. Die Reibung wird in einem solchen Ausmaß verringert, dass das Schmiermittel und die Schmiermittelwalze 44 in vorteilhafter Weise entfallen können. Ein bevorzugtes Material für die Auskleidungslage 14 enthält eine Polyester-Sperrschicht 61, die sich bei Kompression in Umfangsrichtung kräuselt.

Eine alternative Ausführungsform des rohrförmigen Behälters 10 gemäß der vorliegenden Erfindung ist in 12 dargestellt und enthält zwei übereinander liegende Körperlagen 13a, 13b. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, wenn eine erhöhte Festigkeit erforderlich ist. Die erste Körperlage wird mit der Auskleidung 14 auf die oben erläuterte Weise verklebt und durch ein Paar Andruckwalzen 36 geführt. Die zweite Körperlage 13b wird mit einem Nasskleber beschichtet und dann mit der Unterseite der ersten Körperlage 13a in Berührung gebracht, so dass sie miteinander verklebt werden. Die für die erste Körperlage 13a verwendete Heizausrüstung ist für die zweite Körperlage 13b nicht erforderlich, da das im Kleber auf der zweiten Körperlage enthaltene Wasser aus dem Verbindungsbereich entweichen kann, nachdem die Körperlagen miteinander verklebt worden sind, da die beiden aneinander anliegenden Lagen aus durchlässiger Pappe bestehen.

Dem Fachmann, den diese Erfindung betrifft, werden sich zahlreiche Modifikationen und andere Ausführungsformen der Erfindung aus der Lehre der obigen Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen erschließen. Es versteht sich deshalb, dass die Erfindung nicht auf die speziellen offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, und dass andere Ausführungsformen vom Gültigkeitsbereich der beiliegenden Ansprüche erfasst sind. So brauchen beispielsweise die rohrförmigen Behälter gemäß der vorliegenden Erfindung nicht notwendigerweise spiralförmig gewickelt zu sein, sondern können statt dessen in Längsrichtung gewickelt werden, um ein "gefaltetes" bzw. übereinandergewickeltes Rohr mit axial verlaufender Naht zu erzeugen. Obwohl die rohrförmigen Behälter gemäß der vorliegenden Erfindung vor allem in Zusammenhang mit Lebensmittelprodukten beschrieben worden sind, versteht es sich außerdem, dass die Behälter in Zusammenhang mit anderen Produkten verwendet werden könnten, für die die Auskleidungslage vorteilhaft ist, z. B. für Druckfarben oder Dichtmittel. Obwohl hierin Fachbegriffe verwendet werden, haben sie nur eine allgemeine und beschreibende Bedeutung und sind nicht einschränkend zu verstehen.