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Die Erfindung betrifft einen Sack aus Gewebe aus monoaxial verstreckten Polymer-, insbesondere Polyolefin-, vorzugsweise Polypropylenbändchen, das ein- oder zweiseitig mit thermoplastischem Kunststoff, insbesondere Polyolefin beschichtet sein kann, wobei das Gewebe ein schlauchartige Rundgewebe oder ein zu einem Schlauch verbundenes Flachgewebe ist und mindestens ein Ende des insbesondere kasten- bzw. quaderförmigen Sackes durch Falten der Gewebeenden zu einer, insbesondere rechteckigen, Endfläche ausgeformt ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Sackes.
Zur Verpackung von Gütern, Insbesondere Schüttgütern, werden verschiedene Arten von Säcken verwendet. Eine grobe Einteilung der Säcke wird durch die Unterscheidung in Kissen- und Kastenform getroffen. Eine Kissenform entsteht üblicherweise durch Konfektionierung der Böden mit Naht. Eine Kastenform entsteht durch eine Bodenfaltung und-verklebung. Es ist zu bemerken, dass eine Kastenform eine optimale Materialflächennützung, gutes Stapelvermögen, und wegen der Ziegelform verbesserte Volumennutzung ermöglicht. Daneben gibt es noch die Quasi-Kastenform, die an einer Seite dem Kissensack und an der anderen Seite dem Kastensack entspncht.
Typische Säcke haben ein Fassungvermögen
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Papier, Kunststoffolien und Kunststoffgewebe in Frage, wobei Naturfasergewebe-Säcke im Laufe der letzten Jahrzehnte durch Papier- und Kunststoffolien- und die Kunststoffgewebesäcke ersetzt wurden, weil diese preisgünstiger sind und technische Vorteile zeigen.
Papier hat keine hohe Festigkeit, dadurch sind Säcke oft mit mehreren Papierschichten ausgestattet, was zu hohe Materialverbrauch führt. Ein Papiersack ist nicht wasserfest, teilweise nicht chemikalienbeständig. Andererseits lässt sich der Sack leicht in Kastenform mit billigen Klebemitteln herstellen.
Kunststoffolie hat ebenfalls keine hohe Festigkeit und benötigt deshalb grosse Materialdicke und ist ausserdem nicht formstabil wegen hohem E-Modul und darüberhinaus hitzeempfindlich. Der Sack lässt sich relativ leicht zu Kissenform nahtverschweissen, aber schwer kleben, um einen Kastenformsack zu formen.
Kunststoffgewebe aus monoaxial verstreckten Bändchen weist die höchste Festigkeit auf und ist formstabil, besonders wenn es beschichtet ist. Im Vergleich zu Kunststoffolie ist der Materialverbrauch bei gleicher Tragfähigkeit wesentlich geringer. Säcke aus Kunststoffgewebe werden üblicherweise in Kissenform mit Nähten hergestellt.
Um einen gewebten Kastensack herzustellen, wird der gefaltete Boden nach dem Stand der Technik mit einem Mehrkomponentenkleber aufwendig verklebt, da Polypropylen- und Polyäthylen-Materialien, aus denen das Gewebe üblicherweise besteht, sich nur unter Schwierigkeiten verkleben lassen. Neben der umständlichen Verklebungsprozedur weisen die bekannten Kleber weitere Nachteile wie geringe Haltbarkeit, Sprödigkeit infolge von Temperaturwechsel und Verlust der Haftwirkung durch Feuchtigkeitseinflüsse auf. Ausserdem ist die Chemikalienbeständigkeit dieser Kleber nicht zufriedenstellend, und das zu verklebende Material muss in der Regel vor dem Kleben einer Oberf) ächenbehand) ung. z. B. Coronabehand ! ung unterzogen werden.
Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass jährlich weltweit mehrere Milliaden an Säcken hergestellt werden und dass die nach dem Stand der Technik produzierten Säcke mit mehr oder Weniger grossen Nachteilen behaftet sind, ist offensichtlich, dass durch verbesserte Säcke oder deren Herstellungsverfahren enorme wirtschaftliche Vorteile erzielbar sind. Das Stammpatent 400 831 hat sich zum Ziel gesetzt, einen Sack zu schaffen, der bei gleicher Tragfähigkeit gegenüber bisherigen Säcken die Stückkosten erheblich senkt und darüberhinaus weitere positive Eigenschaften aufweist.
Dieser Sack besteht aus Gewebe aus monoaxial verstreckten Polyolefinbändchen. Diese Bändchen werden durch Streckung von Polyolefinfolien auf das 4 bis 10fache hergestellt, wodurch die Molekülketten in Bändchenlängsrichtung ausgerichtet werden und in diese Richtung ca. die 6 bis 10fache Festigkeit gegenüber der ursprünglichen Folie aufweisen. Die Bändchenbreite beträgt üblicherweise ca. 1, 5-10 mm, die Dicke 20-80 um. Bei Belastung In Querrichtung zerspleissen die Bändchen, weshalb sie in Rund- oder Flachgewebe aus zueinander etwa rechtwinkeligen Kette- und Schusslagen verwebt werden. Das Gewebe weist dann in alle Richtungen dieselbe hohe Zugfestigkeit auf.
Zur Erzielung von Staub- und Feuchtigkeitsdichtheit und zur weiteren Unterbindung des Verrutschens von Bändchenlagen kann auf das Gewebe einoder zweiseitig eine Beschichtung aus Schmelze aus vorzugsweise demselben Material wie die Bändchen aufgetragen und eingepresst werden. Der erfindungsgemässe Sack ist weiters als Kasten- oder QuasiKastensack ausgeführt, die vorteilhafter als Kissensäcke sind.
Der Kasten- bzw. Quasi-Kastensack gemäss dem Stammpatent 400 831 ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sackende, insbesondere eine Bodenfläche, über eine Zwischenschicht aus, insbesondere thermoplastischem, Kunststoff-, Insbesondere Polyolefin-, vorzugsweise Polypropylenmaterial durch Wärmeeinwirkung mit einem Deckblatt aus Gewebe aus monoaxial verstreckten Polymer-, insbesondere Polyolefin-, vorzugsweise Polypropylenbändchen, verbunden ist und dass nur der aussen befindliche Oberflä- chenbereich, insbesondere weniger als 30% der Materialdicke der Gewebebändchen, von Bodenfläche und Deckblatt infolge der Wärmeeinwirkung desorientierte Polymer-, insbesondere Polyolefin-, vorzugsweise
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Polypropylenmoleküle aufweist,
wobei im übrigen Materialbereich die Molekülorientierung vorhanden ist.
Gegenüber früheren Säcken lassen sich folgende Vorteile anführen :
Höhere Festigkeit bei geringerem Materialverbrauch gegenüber Papier- oder Kunststoffoliensäcken, hohe Festigkeit der Bodenverbindung, keine durch Nahtperforierung des Gewebes verursachte Schwachstelle, Wasserdichtheit und Chemikalienbeständigkeit, niedrigste Stückkosten,
Haltbarkeit, da keine Alterung oder Versprödung der Schweissverbindung, einfache Entsorgungsmöglichkeit, da der Sack ausschliesslich aus sortenreinem Polyolefin besteht.
Da durch die Verschweissung in nur geringem Ausmass die Ausrichtung der Molekülketten verloren geht. erleidet das Gewebe kaum Festigkeitseinbussen.
Das Stammpatent 400 831 umfasst auch ein Verfahren zur Aufschweissung eines Deckblattes auf eine
End-, insbesondere Bodenfläche eines, insbesondere kasten- bzw. quaderförmigen Sackes, wobei das
Deckblatt und das Sackmaterial aus Folien oder Geweben aus monoaxial verstreckten Polymer-, insbesondere Polyolefin-, vorzugsweise Polypropylenbändchen, insbesondere mit einer Dicke von 20-80 um, vorzugsweise 30-50 um, bestehen und die Gewebe wahlweise ein-oder zweiseitig mit einer Schmelze aus thermoplastischem Kunststoff-, insbesondere Polyolefinmaterial, insbesondere mit einer Dicke von 5-60 um, beschichtet sind Dieses Verfahren ist gekennzeichnet durch das Einbringen einer Zwischenschicht aus Polymer-, insbesondere Polyolefin-, vorzugsweise Polypropylenschmelze, insbesondere mit einer Dicke von 5-60 um,
insbesondere mit einer Temperatur von 150-380*C, bevorzugt 230-260 *C, zwischen End-, insbesondere Bodenfläche und Deckblatt, das darauffolgende Gegeneinanderpressen von End-, insbesondere Bodenfläche und Deckblatt und die Abkühlung von End- bzw. Bodenfläche, Zwischenschicht und Deckblatt auf Umgebungstemperatur.
Der Sack wird dadurch wesentlich günstiger und einfacher in der Herstellung, da er teure Kleber und komplizierte Klebeverfahren vermeidet. Bei der Bodenverbindung durch Verschweissung wird die hohe Festigkeit des Gewebes kaum beeinträchtigt.
Ein prinzipielles Problem des oben beschriebenen Kastensackes besteht darin, dass durch die Überlappung von schmalseitigen und längsseitigen Gewebelappen zur Bildung einer Endfläche Taschen an der Sackinnenseite ausgebildet werden, die einem Trichter vergleichbar sind, dessen Auslassöffnung sich am Ende einer Längsfaltungskante befindet. Dieses Problem macht sich besonders bei Kastenventilsäcken bemerkbar, in die bei der Befüllung ein Stutzen eingeführt wird, durch den das Füllmaterial mittels Druckluft eingebracht wird. Durch das Einströmen der Druckluft blähen sich an der dem Ventil gegenüberliegenden Seite diese Taschen auf und das meist pulvrige Material wird durch den "Trichterauslass" aus dem Sack herausgepresst.
Aus fertigungstechnischen Gründen ist es nicht möglich, das Deckblatt exakt bis zu den Faltungskanten hin zu verschweissen, sodass in den Faltungskanten meist kleine Öffnungen bleiben.
Die Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Lösung für dieses Problem anzubieten, insbesondere unter Beibehaltung der hohen Festigkeit des Sackes gemäss dem Stammpatent 400 831. Der erfindungsgemässe Sack ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der durch das Falten der Gewebelappen zu einer Sackendfläche im Sackinneren ausgebildeten Taschen an der jeweiligen Endfläche befestigt ist.
Durch diese erfindungsgemässe Massnahme kann das Aufblähen der Taschen und damit die Trichterbildung verhindert oder zumindest erschwert werden, da sich die Gewebetasche nicht mehr frei im Sackinneren bewegen kann.
Eine Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einer Seite einer aus den Gewebelappen gebildeten Endfläche in einem Bereich nahe dem, insbesondere im, gemeinsamen Teil der Faltungskante zwischen einem längsseitigen und einem schmalseitigen Gewebelappen zumindest ein Klebepunkt bzw. eine Klebefläche aus einem Kaltkleber, Schmelzkleber oder einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere Polyolefin, mit niedrigerem Schmelzpunkt als das Material des Gewebes oder der Zwischenschicht vorgesehen ist. Beim Heissluftschweissvorgang der Sackendfläche wird das Klebematerial erweicht und fliesst in die Faltungskante, wodurch nach dem Aushärten des Klebers die Öffnungen in der Faltungskante dicht verschlossen sind und die Gewebetaschen an den längsseitigen Lappen anhaften.
Eine weitere Variante der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einer Seite einer aus den Gewebelappen gebildeten Endfläche zumindest einer der längsseitigen Gewebelappen in jenem Bereich, der im gefalteten Zustand einen schmalseitigen Gewebelappen überlappt, zumindest eine Öffnung aufweist. Durch diese Öffnung im nach dem Falten oberen Lappen wird beim darauffolgenden Aufschweissen des Deckblatts auf die Endfläche dieses durch die Öffnung hindurch mit dem unteren Lappen, der die Tasche bildet, verschweisst und somit das Aufblähen der Tasche verhindert.
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Wiederum eine andere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die eine Endfläche des Sackes bildenden längsseltigen und schmaiseitigen Gewebelappen in den Bereichen, in denen sie einander überlappen, zumindest teilweise miteinander verschweisst sind. Diese Lösung ist durch den notwendigen zusätzlichen Vorgang des Einblasens von Heissluft zwischen die Gewebelappen und des Zusammenpressens der Lappen fertigungstechnisch aufwendiger, kann jedoch insbesondere bei beschichtetem Bändchengewebe von Interesse sein. Es ist wünschenswert, dass das Einblasen von Heissluft so gesteuert wird, dass die Ausrichtung der Polymermoleküle nur bis maximal 30% der Materialdicke verloren geht.
Eine zweckmässige Ausgestaltung des erfindungsgemässen Sackes ist dadurch gekennzeichnet, dass in den Bereichen der Endflächen, in denen die Taschen durch Faltung gebildet sind, alle übereinanderliegenden Gewebelage durch einen Schweisspunkt oder eine Schweissfläche miteinander verbunden sind. Der im Schweissbereich auftretende Verlust der Orientierung der Molekülketten wirkt sich nicht auf die Gesamtestigkelt aus, da mehrere übereinanderliegende Lagen des Gewebes miteinander verbunden sind.
Die Erfindung umfasst auch ein, das Verfahren gemäss dem Stammpatent.... (A 929/94) weiterbildendes, Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemässen Sackes, das dadurch gekennzeichnet ist, dass vor dem Schntt des Einbringens einer Polymerschmelze zwischen Endfläche und Deckblatt zumindest eine Öffnung in zumindest einem längsseitigen Gewebeiappen in jenem Bereich, der im gefalteten Zustand einen schmalseitigen Gewebelappen überlappt, ausgebildet wird. Auf diese Weise wird in den weiteren Verfahrensschritten die Oberseite des schmalseltigen Lappens direkt mit dem Deckblatt verschweisst und so das Bilden eines Trichters aus den Gewebelappen, durch den Füllgut aus dem Sack austreten könnte. verhindert.
Eine Variante des erfindungsgemässen Verfahrens, durch die die Abdichtung des Faltungskantenbereiches bewirkt wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass, insbesondere vor dem Falten der Lappen in eine Endfläche des Sackes, an zumindest einer Seite in einem Bereich nahe dem, insbesondere im, gemeinsamen Teil der Faltungskante zwischen einem längsseitigen und einem schmalseitigen Gewebeiappen zumindest ein Klebepunkt bzw. eine Klebefläche aus einem Kaltkleber, Schmelzkleber oder einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere Polyolefin, mit niedrigerem Schmelzpunkt als das Material des Gewebes oder der Zwischenschicht aufgebracht und nach dem Falten der Lappen in einem weiteren Schritt durch Ausüben von Hitze und bzw. oder Druck das Klebematerial sowohl mit dem längsseitigen als auch dem schmalseitigen Lappen verbunden wird.
Die Oberseite des schmalseltigen Gewebelappens kann auch mit der Unterseite des darüberliegenden längsseitigen Lappens verschweisst werden, indem zwischen den einander überlappenden Bereichen der längsseitigen und der schmalseitigen Gewebelappen einer Sackendfläche Heissluft eingeblasen und die Lappen danach gegeneinander gepresst und somit verbunden werden. Auch diese Ausgestaltung des Verfahrens verhindert das Aufblähen der durch das Falten gebildeten Taschen und somit die Trichterbildung.
Eine Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die längsseitigen, die schmalseltigen und die durch Faltung eine Tasche bildenden Gewebelappen durch Anpressen eines geheizten Stifts oder einer geheizten Platte von der Aussenseite der Sackendfläche miteinander verschweisst werden.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielhaft beschrieben, von denen Figuren 1 und 2 einen Sack nach dem Stammpatent 400 831 In der Perspektive bzw. in Draufsicht einer Endfläche, Fig. 3 einen erfindungsgemässen Sack im teilweise gefalteten Zustand, Fig. 4 den Sack von Fig. 3 im vollständig gefalteten Zustand mit aufgeschweisstem Deckblatt und Fig. 5 eine Variante des erfindunggemässen Sackes zeigen.
In Fig. 1 ist ein Sack in Kastenform gemäss dem Stammpatent 400 831 dargestellt, der aus Rundgewebe 1 aus monoaxial verstreckten Polyolefinbändchen, z. B. aus Polypropylen oder Polyäthylen, besteht. die eine Dicke von 20-80 um und eine Festigkeit von mehreren g/Demer, typisch 4-6, 5 g/Demer aufweisen. Die Bodenflächen dieses Kastensackes werden durch Faltung von Gewebelappen 4, 4', 5, 5' gebildet. Wie gestrichelt angedeutet überragen die Lappen 4 und 5 einander nur wenig. Zwischen den Lappen 5'und 4 bzw. 5 ist weiters ein Ventil 2 angeordnet, das aus blatt- oder schlauchförmigen Materialien wie Geweben oder Folien besteht und durch das die Befüllung des Sackes vorgenommen wird.
Ist der Sack befüllt. so schliesst sich der Ventilschlauch durch den Druck des Füllguts gegen die Endfläche. Auf die Lappen 4, 5 ist ein Deckblatt 3 aufgeschweisst. Das Deckblatt 3 besteht vorzugsweise aus demselben Material wie das Gewebe 1, wobei Gewebe 1 und/oder Deckblatt 3 wahlweise ein-oder zweiseitig beschichtet sein können.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht der Ventilseite des Sackes gemäss Fig. 1. f, 1an erkennt, dass zuerst die Seitenlappen 4', 5'nach innen gefaltet wurden, die bis zur strichlierten Linie 4", 5" reichen, darüber ein Schlauchstück 2 als Ventil an einer Seite angeordnet 1St, das innen bis zur Linie 2'ragt, darüber die beiden
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Lappen 4 und 5 gefaltet wurden und schliesslich das Deckblatt 3 aufgeschweisst ist.
In Fig. 3 ist ein erfindungsgemässer Sack im teilweise gefalteten Zustand zu sehen. Am Ende des Rundgewebes 1 sind bereits die schmalseitigen Gewebelappen 4', 5' nach innen gebogen und die Ventilfolie 2 auf dem Lappen 5'befestigt. Das Befestigen der Folie 2 auf dem Lappen 5'erfolgt zweckmässig durch Wärmeschweissen auf einer rechteckigen Fläche, die durch die Faltungskanten 21, 22, die Aussenkante der Folie 2 und die Innenkante 5"des Lappens 5'begrenzt wird. Im weiteren Verlauf des Verarbeitungsprozesses werden die längsseitigen Lappen 4, 5 entlang der Faltungskanten 21, 22 nach innen gebogen, wodurch auch die Seiten der Folie 2 nach innen umgebogen werden und das Schlauchventil 2 gebildet wird.
Anschliessend wird ein Deckblatt 3 auf die Endfläche des Sacks aufgeschweisst. Diese Fertigungsstufe ist In Fig. 4 dargestellt, auf die nun ebenfalls bezug genommen wird. Durch das Schlauchventil 2 kann ein Stutzen eingeschoben werden, um den Sack mit Füllgut zu befüllen. Dabei entsteht in Füllanlagen das Problem, dass manchmal beim Herausziehen des Stutzens das Ventil durch Wärme oder Reibung am Stutzen anhaftet und somit der frei im Sackinneren hängende Teil des Ventils bis zur Verbindungsstelle mit dem Lappen 5'herausgezogen und umgestülpt wird. In der Folge verliert das Ventil teilweise seine Dichtwirkung, da sich durch das Umstülpen des Schlauchs die wirksame Länge des Ventils beträchtlich verkürzt hat.
Um dies zu vermeiden, werden in den Seitenlappen 4, 5 in einem Bereich zwischen der
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nach dem Einwärtsfalten der Lappen 4, 5 das Deckblatt 3 durch diese Öffnungen 18, 18' hindurch mit der Oberseite des Ventils 2 verschweisst werden kann.
Bei Kastensäcken allgemein und bei Ventilkastensäcken im besonderen macht sich störend bemerkbar, dass durch das Falten der Gewebeiappen 4, 4', 5, 5' zu einer Endfläche im Sackinneren vier etwa dreieckige Taschen ausgebildet werden, die wie Trichter wirken, deren Auslassöffnungen sich in den Faltungskanten 21, 22 befinden. Aus fertigungstechnischen Gründen ist es nicht möglich, das Deckblatt 3 exakt bis zu den Faltungskanten 21, 22 anzuschweissen, so dass im allgemeinen an den Enden der Faltungskanten kleine Öffnungen freibleiben, die in die oben erwähnten Taschen münden. Dies stört am Sackboden nicht, da durch das Gewicht des Füllguts die Taschen zusammengepresst und dadurch verschlossen werden.
Beim Befüllen von Kastenventilsäcken jedoch, wo durch einen eingeführten Stutzen das Füllmaterial mittels Druckluft eingebracht wird, blähen sich durch die einströmende Druckluft an der dem Ventil gegenüberlie- genden Seite diese Taschen zu Trichtern auf und das meist pulvrige Material wird durch den"Trichteraus- laB'' aus dem Sack herausgepresst. Um dies zu vermeiden, sind in den längsseitigen Lappen 4, 5 erfindungsgemäss Öffnungen 19, 19' in einem Bereich der Lappen 4, 5 vorgesehen, der nach dem Falten den schmalseitigen Gewebelappen 4'überlappt. Wird das Deckblatt 3 aufgeschweisst, so wird durch diese Öffnungen 19, 19' hindurch der Lappen 4'mit dem Deckblatt 3 verbunden und somit das Aufblähen bzw. die Trichterbildung verhindert.
Die Form der Öffnungen kann beliebig gewählt werden. So ist beispielhaft die Öffnung 19 länglich und die Öffnung 19'kreisrund ausgeführt.
Ein weiterer Ansatz, mit dem das Ausströmen von pulvrigem Füllgut aus den Ecken der Sackendfläche verhindert werden kann, ist in Fig. 5 in einer Teilansicht gezeigt. Die Endfläche wird wiederum durch Falten
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Sackmitte. Es sind auch zwei aus den Überlappungen gebildete Taschen erkennbar.
Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung werden die Öffnungen in den Faltungskanten 21, 22 verschlossen und die Gewebetaschen haften an den längsseitigen Lappen an, indem vor dem Falten der Lappen 4, 4', 5 in eine Endfläche des Sackes im gemeinsamen Teil der Faltungskante 21, 22 zwischen einem längsseitigen 4, 5 und einem
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20, 20'Schmelzkleber oder einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere Polyolefin, mit niedrigerem Schmelzpunkt als das Material des Gewebes oder der Zwischenschicht aufgebracht und nach dem Falten der Lappen in einem weiteren Schritt durch Ausüben von Hitze und bzw. oder Druck das Klebematerial 20, 20' sowohl mit dem längsseitigen 4, 5 als auch dem schmalseitigen 4'Lappen verbunden wird.
Es besteht auch die Möglichkeit, die vier Gewebelage, nämlich den längsseitigen, den schmalseitigen und die beiden die Tasche bildenden Gewebelappen durch Anpressen eines geheizten Stifts oder einer geheizten Platte an die Aussenseite der Sackendfläche und durch Dagegenpressen einer wärmebeständigen, z. B. teflonbeschichteten, Platte von der Sackinnenseite durch einen SchweiSpunkt bzw. eine Schweissfläche miteinander zu verbinden. Im Bereich der Schweissfläche geht zwar die Ausrichtung der Molekülketten verloren, da aber einerseits die Schweissfläche im Verhältnis zur Gesamtendfläche sehr klein ist und andererseits im Schweissbereich vier Lagen miteinander verbunden sind, tritt keine Verringerung der Gesamtfestigkeit der Endfläche ein.
Auf diese Weise ist mit geringem Aufwand das vollständige Verschlie- ssen der Endfläche des Sackes erzielbar.