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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist ein spezieller Papierventilsack mit
Innenriegel.
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Papiersäcke
und insbesondere Papierventilsäcke sind allgemein bestens
bekannt und werden für die Aufnahme, den Transport und
die Lagerung von Schüttgütern allgemein, wie z.
B. Zement, Gips, Tierfutter oder Tierstreu, vor allem aber auch
für feinkörniges oder pulverförmiges
Füllgut, eingesetzt. Übliche Größen
derartiger Säcke verfügen über ein Volumen
von 5, 10 aber auch 25 kg. Typische Papierventilsäcke bestehen üblicherweise
aus einem im Wesentlichen rechteckigen Boden, einem dem Boden gegenüberliegenden
und im Wesentlichen ebenfalls rechteckigen Oberteil, einem schlauchförmigen Papiersackkörper,
der sich zwischen dem Boden und dem Oberteil erstreckt und ggf.
einem Deckblattauftrag. Dieses Deckblatt ist auf der Außenseite
des Oberteils aufgetragen und kann ggf. mit einem Tragegriff versehen
oder als solcher ausgebildet sein.
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Typisch
für Papierventilsäcke ist ein in dem gefalteten
Boden befestigtes schlauchförmiges Ventil. Papierventilsäcke
werden üblicherweise mit einem gefalteten Boden in Form
eines Kreuz- oder Blockbodens ausgestattet, wobei spezielle Bodenklappen über
einen Eckeinschlag greifen. Das angesprochene schlauchförmige
Ventil wird in einem Zwischenraum befestigt, der aus dem Eckeinschlag
und den Bodenklappen gebildet wird. Das Ventil selbst besteht aus
einem Trägermaterial, welches in Bodenlängsrichtung
gefaltet ist, und verfügt über eine Ober- und
eine Unterseite, die über Längsfaltlinien miteinander
verbunden sind.
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In
seinem geschlossenen Zustand liegt das Ventil konstruktionsbedingt
flach im Boden bis es im Rahmen der Befüllung des Papiersackes
von der Sackaußenseite her meist durch ein Füllrohr
aufgespreizt wird und auf diese Weise die Befüllung des Sackinneren
ermöglicht. Das Ventil wird verschlossen, indem das Füllmaterial
des Sackes gegen dessen Boden drückt und dadurch die Ventilunterseite gegen
die Ventiloberseite presst. Konstruktionsbedingt können
gewisse Verluste des Füllmaterials durch Ausrieseln oder
Ausstauben nicht vermieden werden, weshalb man versucht hat, das
Trägermaterial des Ventils mit einer verschweißbaren
Schicht zu versehen und zusätzlich die Ventiloberseite
mit der Ventilunterseite zu verschweißen. Nach dem Aufbringen
dieser zusätzlichen Schicht kann das Ventil dann mit Heißluft,
aber auch Ultraschallanlagen verschlossen werden.
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Aus
deren bereits beschriebenen Konstruktionsmerkmalen ergeben sich
bei Papierventilsäcken mit Block- oder Kreuzböden,
die aus Papier gefertigt sind, insofern Nachteile, als die Laschen
auf der Innenseite des Sackbodens oder auch des Oberteils unerwünschte
Hohlräume wie Ritzen oder Taschen bilden, in denen sich
vor allem feinteilige pulverförmige Füllmaterialien,
aber auch körnige oder pastöse Reste des Sackinhaltes
festsetzen können. Es werden deshalb in den Boden oder
das Oberteil des Papierventilsackes innenseitig sog. Innenriegel
eingeklebt, die üblicherweise durch ein rechteckiges Blatt gebildet
werden, die aus dem selben Material gefertigt sind, wie auch der
Papierventilsack selbst. Die Innenriegel sind umlaufend mit den
Laschen verklebt oder verschweißt, wodurch die Hohlräume
gegenüber dem Inneren des Sackes verschlossen werden.
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Aus
der
WO 95/02544 A1 ist
ein Verfahren zur Herstellung von speziellen Beuteln bekannt, bei denen
das Beutelmaterial sowie der Innenriegel aus innenseitig mit Polyethylen-beschichtetem
Papier bestehen. Der Innenriegel wird bei diesem Verfahren an den
Rändern, die parallel zu den schmalseitigen Rändern
des Bodens verlaufen, mit den zugehörigen Bodenlaschen
verklebt und parallel zu den breitseitigen Rändern des
Bodens werden die einander zugewandten beschichteten Flächen
des Innenriegels und der Bodenlaschen durch durchgehende Schweißlinien
miteinander verbunden.
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Die
DE 20 204 015 551 A1 beschreibt
einen Papiersack mit Folienüberlappung für feinkörniges Schüttgut.
Dieser Papiersack verfügt über einen Boden, ein
Oberteil und einen schlauchförmigen Papiersackkörper.
Diese Formgebung ermöglicht einen kostengünstigen
Transport und der Sackkörper lässt sich außerdem
gut bedrucken. Weiterhin ist es aus dem einschlägigen Stand
der Technik bekannt, auf den Außenbereich der Oberseite
eines Papiersackes einen Deckblattauftrag aufzubringen, der ebenfalls gut
bedruckt werden kann und so zum Zweck der Produkt- und Herstellerinformation,
aber auch zu Werbezwecken geeignet ist. Bekannt ist außerdem, das
Deckblatt mit einem Tragegriff zu kombinieren, was insbesondere
dadurch geschehen kann, dass aus einem Deckblattauftrag zwei parallele
Schnitte ausgestanzt werden, so dass der Anwender aus dem verschweißten
Deckblatt einen Tragegriff für den Papiersack bilden kann.
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Es
wurde bereits mehrfach darauf hingewiesen, dass Papierventilsäcke
konstruktionsbedingt immer etwas von der Füllmenge durch
Ausrieseln oder Ausstauben verlieren. Nachteilig ist auch, dass
Papierventilsäcke gegenüber Feuchtigkeitseinflüssen empfindlich
sind, was sich insgesamt nachteilig auf das Füllgut auswirken
kann. Durch zahlreiche Variationen und zusätzliche Ausstattungsmerkmale
hat man deshalb versucht, die Ausgestaltung von Papierventilsäcken
weiter zu optimieren. Insbesondere standen dabei der Schutz des
Füllgutes vor Feuchtigkeit sowie die Problematik der Befüllung
bei der Gestaltung der Papiersäcke im Vordergrund.
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Aus
DE 10 2004 043 446
U1 ist bspw. ein Papierventilsack mit einer speziellen
Ventilausführung bekannt.
DE 20 2005 003 539 U1 beschreibt
einen leicht befüllbaren Papierventilsack mit verbesserter Wasserdampfdichte.
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Da
in letzter Zeit bei der Gestaltung von Papierventilsäcken
für insbesondere feinkörniges und pulverförmiges
Füllgut auch der Handlingkomfort für den Anwender
des Füllgutes immer wichtiger wird, wurden auch hierzu
bereits mehrere Lösungsansätze vorgeschlagen.
Der mit dem Deckblatt kombinierte und darin eingestanzte Tragegriff
(s. o.) ist bspw. in
DE
20 2006 006 436 U1 beschrieben. Das flächig verklebte
Deckblatt dient in diesem Fall der Versiegelung des Faltbereiches
des Papierventilsackendes und außerdem zur Aufnahme aufgedruckter
Informationen und als Tragegriff.
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Weiter
ist aus dem Stand der Technik eine Papierventilsackvariante bekannt,
die ein sog. Peeldeckblatt aufweist. Im Gegensatz zum Bodendeckblatt,
aber auch zu einem Deckblatt, dass sich auf der Außenseite
des Oberteils befindet und die flächig verklebt sind, wird
das Peeldeckblatt nur partiell verklebt, was über Punkt-
oder Randverklebungen erfolgen kann. Auf diese Weise wird ein Öffnen
des Papierventilsackes ohne ein Werkzeug ermöglicht, so dass
das Peeldeckblatt einfach manuell abgezogen werden kann. Bei herkömmlichen
Papierventilsäcken mit flächig verklebtem Deckblatt
muss der Sack zum Entnehmen oder Entleeren des Füllgutes
mit einem Werkzeug, wie z. B. einem Messer, einer Schere oder einer
Kelle, geöffnet werden, wobei nicht gänzlich ausgeschlossen
werden kann, dass es in Abhängigkeit vom jeweiligen Füllgut
zu einer unerwünschten Staubentwicklung kommt. Außerdem
kann nicht vollständig vermieden werden, dass durch das Durchtrennen
und Aufreißen der Papierfolie Folienbestandteile und Papierteile
auf unerwünschte Weise in das Füllgut gelangen
und dieses verunreinigen. Die unbestreitbaren Vorteile eines Papierventilsackes
mit Peeldeckblatt sind darin zu sehen, dass zur Öffnung
kein Werkzeug benötigt wird, wodurch eine leichtere Handhabung
ermöglicht wird, und dass außerdem kein Verpackungsmaterial
beim Öffnen ins Füllgut gelangen kann.
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Nachteilig
bei dieser Gestaltung eines Papierventilsackes mit einem Peeldeckblatt
ist jedoch, dass ein befriedigender Verschluss des Sackes nicht erreicht
werden kann. Die in diesem Bereich benötigte sehr dezente
Leimverklebung der Papiereinschläge stellt nämlich
eine deutliche Schwachstelle dar: Die beim Transport der gefüllten
Papierventilsäcke auftretenden Vibrationen führen
unvermeidlich zu einem Austreten von insbesondere pulverförmigem Material
aus dem Sackinneren in den Faltbereich, was spätestens
beim öffnen des Sackes durch Abziehen des Peeldeckblattes
unweigerlich zur Staubbildung führt. Ebenso nachteilig
ist das Ausstauben des Füllgutes bei noch geschlossenem
Sack, da der feinkörnige oder pulverförmige Inhalt
durch die Falt- und nicht verklebten Bereiche des Peeldeckblattes
bis nach außen fließen kann.
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Zur
Umgehung dieser Problematik des Ausstaubens und gleichzeitig zur
Verbesserung des Handlings wird seit einiger Zeit ein Papierventilsack angeboten,
an dessen Bodendeckblatt ein Aufreißfaden angebracht ist.
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Dadurch
wird eine erhöhte Dichtigkeit erreicht und ein leichtes Öffnen
ohne Werkzeug ermöglicht (s. www.dy-pack.de;
Produkt: RipitTM). Derartige Säcke
werden vor allem für Tierfutter oder Katzenstreu eingesetzt.
Das Ausstauben des Füllgutes, vor allem unter Transportbedingungen,
kann jedoch auch in diesem Fall nicht vollständig verhindert
werden.
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Papierventilsäcke,
die das Ausstauben des Füllgutes vollständig unterdrücken,
sind aus dem Stand der Technik ebenfalls bekannt. Herkömmliche Papierventilsäcke,
die ggf. über ein Boden- oder Peeldeckblatt verfügen,
werden mit Hilfe eines sog. Innenriegels, wie er oben bereits näher
beschrieben worden ist, zusätzlich verschlossen. Der Innenriegel dient
dazu, den Faltbereich bzw. die Papiereinschläge so abzudichten,
dass ein Ausstauben des Füllmaterials zuverlässig
verhindert wird. In
DE
195 22 619 A1 wird ein Verfahren zur Herstellung von Bodenbeuteln
mit einem eingeklebten Innenriegel beschrieben. Derartige Beutel-
oder Sackausführungen besitzen aber den Nachteil, dass
zur Öffnung wiederum Werkzeuge notwendig sind, mit denen
weitere bereits beschriebene Nachteile einhergehen.
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Ausgehend
von dem geschilderten Stand der Technik hat sich für die
vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, einen Papierventilsack
mit Innenriegel (1) bereitzustellen, wobei sich der Innenriegel
an dem dem Papiersackende mit Ventil (2) gegenüberliegenden
Papiersackende (3) befindet. Dieser neue Papierventilsacktyp
soll das Ausstauben von insbesondere feinkörnigem oder
pulverförmigem Füllgut oder solchermaßen
feinteiligen Füllgutanteilen beim Transport und/oder bei
der Verwendung des Füllgutes verhindern und außerdem
das Öffnen und den Zugang zum Füllgut ohne die
Zuhilfenahme eines Werkzeuges bequem ermöglichen.
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Gelöst
wurde diese Aufgabe dadurch, dass der Innenriegel (1) an
seiner dem Sackinneren zugewandten Fläche eine Öffnungshilfe
(4) mit einem höheren Elastizitätsmodul
und/oder einer höheren Zugfestigkeit als der Innenriegel
(1) aufweist.
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Die
gestellte Aufgabe wurde insofern vollständig gelöst,
als es die Öffnungshilfe (4) ermöglicht,
den Innenriegel ggf. nach Abziehen des Deckblattes oder des Peeldeckblattes
ohne Verwendung von Werkzeug zuverlässig und bequem zu öffnen. Außerdem
kann auf die Vorteile eines Innenriegels weiterhin zurückgegriffen
und so das Ausstauben vollständig unterdrückt
werden. Aufgrund der Erfahrungen mit den zahlreichen bekannten Papierventilsackvarianten
war das problemlose Erreichen der Zielstellung so nicht zu erwarten.
Außerdem hat sich der höhere Elastizitätsmodul
der Öffnungshilfe (4) insofern als günstig
erwiesen, als nun mit der erfindungswesentlichen Öffnungshilfe
die Papierventilsäcke insgesamt besser gehandhabt werden
können. Die Öffnungshilfen (4) können
nämlich so ausgestaltet werden, dass sie gut gegriffen
werden können und somit den manuellen Transport der gefüllten
Papierventilsäcke erleichtern.
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Ein
erfindungswesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen
Papierventilsackes besteht in dem höheren Elastizitätsmodul
und/oder der höheren Zugfestigkeit der Öffnungshilfe
(4) gegenüber dem Innenriegel (1), an
dem die Öffnungshilfe (4) befestigt ist: Unter
dem Elastizitätsmodul wird üblicherweise diejenige
Zugspannung verspannen, bei welcher sich ein Zugstab aus dem zu
untersuchenden Material in der Länge verdoppelt. Bei dieser
Verdoppelung handelt es sich allerdings um einen Idealzustand, der
bei keinem Material in der Realität auftritt. Der Elastizitätsmodul
wird in Mega-Pascal (MPa) angegeben und er hängt von verschiedenen
Umgebungsbedingungen, wie z. B. Temperatur, Feuchte oder der Verformungsgeschwindigkeit,
ab. Elastizitätsmoduln werden in der Regel bei 20°C
gemessen und für diesen Temperaturbereich, also für
Raumtemperatur, angegeben. Ein weiteres Kriterium kann die Zugfestigkeit
der Öffnungshilfe (4) gegenüber dem Innenriegel
(1) sein, wobei der Parameter Zugfestigkeit (Rm) des
zu untersuchenden Materials keinerlei Bezug zum Elastizitätsmodul
hat. Beide Parameter, also der Elastizitätsmodul, aber
auch die Zugfestigkeit sind Bewertungskriterien für die
Verformungseigenschaft eines definierten Materials, also für
dessen elastisches Verhalten. Unter Zugfestigkeit wird die Spannung
verstanden, die im Zugversuch aus der maximal erreichten Zugkraft,
bezogen auf den ursprünglichen Querschnitt der Materialprobe
errechnet wird.
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Wie
auch beim Elastizitätsmodul ist die Einheit Mega-Pascal;
als Dimension der Zugfestigkeit ist Kraft pro Fläche festgelegt.
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Die Öffnungshilfe
(4) weist somit erfindungsgemäß einen
höheren Elastizitätsmodul und/oder eine höhere
Zugfestigkeit gegenüber dem Innenriegel (1) auf.
Damit ist sichergestellt, dass in jedem Fall das Innenriegelmaterial
einer Zug- oder Dehnungsbeanspruchung zu einem früheren
Zeitpunkt nachgibt als das Material der Öffnungshilfe.
Nur so ist gewährleistet, dass die Öffnungshilfe
(4) zum Aufreißen des Innenriegels (1)
herangezogen werden kann.
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Als
besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn die Öffnungshilfe
(4) an mindestens einem Flächenende (5)
und höchstens zwei sich gegenüberliegenden Flächenenden
des Innenriegels (1) über die Flächenerstreckung
des Innenriegels (1) hinausreicht (6). Gleichzeitig
oder alternativ davon ist die Öffnungshilfe (4)
parallel zur Längserstreckung der Innenriegelfläche
und vorzugsweise mittig an dieser angebracht, was von der vorliegenden
Erfindung ebenfalls mitumfasst ist.
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Aus
produktionstechnischen Gründen und auch unter Gesichtspunkten
der besseren Handhabung hat es sich als vorteilhaft herausgestellt,
wenn es sich bei der Öffnungshilfe (4) um ein
Aufreißband oder einen Aufreißfaden handelt.
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Die Öffnungshilfe
(4) ist hinsichtlich ihrer Ausgestaltung, aber auch des
Materials, aus dem es besteht oder hergestellt wurde, keinen weiterreichenden
Einschränkungen unterworfen. Wesentlich ist nur, dass ihr
Elastizitätsmodul höher ist als der des Innenriegels
(1), an dem sie befestigt ist. So kann die Öffnungshilfe
(4) gemäß vorliegender Erfindung aus modifizierten
Naturprodukten, wie Wolle, Baumwolle oder Zellulose, bestehen; in
Frage kommen aber auch sämtliche Kunststoffe, wie Polymere,
die aus den Monomeren Ethylen, Styrol, Vinylacetat, Vinylchlorid,
Propylen und Polyurethan aufgebaut sind. Selbstverständlich
kommt auch ein Materialmix in Frage, um so die an die Öffnungshilfe
(4) gestellten breiten und variierenden Anforderungen erfüllen
zu können.
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Auch
hinsichtlich ihrer Dimensionierung kann die Öffnungshilfe
(4) innerhalb eines breiten Spektrums variiert werden:
In Abhängigkeit von der Größe und dem
Füllvolumen sowie der Art des Füllmaterials empfiehlt
es sich allerdings, die Breite oder den Durchmesser der Öffnungshilfe
(4) so zu wählen, dass diese zwischen 0,1 mm und
5 mm, bevorzugt zwischen 0,2 mm und 3 mm und besonders bevorzugt
zwischen 0,5 mm und 2 mm liegen.
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Hinsichtlich
ihrer Befestigungsart sieht die vorliegende Erfindung vor, dass
die Öffnungshilfe (4) am Innenriegel (1)
verklebt und/oder verschweißt ist.
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Wie
bereits allgemein diskutiert, weisen sog. Deckblätter oder
Peeldeckblätter zusätzliche Vorteile auf, die
das Einsatzspektrum von Papierventilsäcken zusätzlich
erweitern. Aus diesem Grund wird von der vorliegenden Erfindung
auch eine Variante des erfindungsgemäßen Papierventilsacks
berücksichtigt, bei dem das den Innenriegel aufweisende
Papiersackende zur Umgebung hin ein Peeldeckblatt aufweist und/oder
bei der der Boden ein flächig verschweißtes oder
verklebtes Deckblatt besitzt. Hinsichtlich der Dichtigkeit und der
Kennzeichnung weist der erfindungsgemäße Papierventilsack
somit zusätzliche und unbestrittene Vorteile auf.
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Zusammenfassend
kann hinsichtlich der erfindungswesentlichen Öffnungshilfe
(5) festgestellt werden, dass diese in Form eines Aufreißfadens
oder Aufreißbandes so am Innenriegel (1) angebracht werden
kann, dass sie in voller Länge zur Längs- oder
aber auch zur Querrichtung des Innenriegels verläuft und
mindestens an einer Seite über die Fläche des
Innenriegels (1) hinausreicht. Dabei wird der über
den Innenriegel hinausreichende Teil der Öffnungshilfe
(4) beim Falten und Verkleben des Sackbodens bzw. Sackoberteiles
so geführt, dass dieser Teil über den Innenriegelfalz
hinausreicht und so von außen jederzeit offen zugänglich
ist. Vorzugsweise wird die Öffnungshilfe (4) am
Innenriegel (1) durch Verkleben fixiert und bezogen auf
den Innenriegel (1) in Längsrichtung zu diesem
angebracht. Durch manuelles aber auch maschinelles Ziehen an der Öffnungshilfe
(4) wird der Innenriegel (1) vollständig
mittig eingerissen, so dass der Zugang zum Füllgut ermöglicht
wird und auch das Entleeren des Füllgutes ohne unnötige
Staubbelastung erfolgen kann.
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Der
Innenriegel (1), an dem die Öffnungshilfe (4)
befestigt ist, kann aus dem selben Material wie der Papierventilsack
bestehen. Es kann sich dabei um bekannte ein- oder mehrlagige Papiermaterialien oder
aber auch um ein mehrlagiges Material aus Papier und zusätzlichen
Sperrschichten handeln. Diese Sperrschichten bestehen aus Wasserdampf
bremsenden oder sperrenden Materialien, wie z. B. Metallen (Aluminium)
oder Kunststoffen (Polyethylen). Hinsichtlich der Papiersackmaterialien
sind drei übereinander liegende Schichten besonders geeignet,
wobei die beiden außen liegenden Schichten aus speziellem
Papier oder speziellen Papieren bestehen und die Innenlage wiederum
aus einer Sperrschicht, bspw. aus Aluminium oder Polyethylen.
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Neben
dem Papierventilsack selbst wird von der vorliegenden Erfindung
auch dessen Verwendung umfasst. Hier ist insbesondere eine Variante betroffen,
bei der es sich um die Verpackung, den Transport und die Lagerung
feinkörniger, pulverförmiger und/oder rieselfähiger
Materialien und deren Mischungen handelt. Die Materialien weisen
hierbei insbesondere Teilchengrößen zwischen 0,05 μm
und 2 mm auf und liegen besonders bevorzugt im mikro- und nanoskaligen
Bereich.
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Die
als Füllmaterial in den Papierventilsäcken verpackten,
zu transportierenden oder zu lagernden Materialien weisen eine bevorzugte
Teilchengrößenverteilung zwischen 0,1 μm
und 1,0 mm, bevorzugt zwischen 1,0 μm und 500 μm
und besonders bevorzugt zwischen 10 μm und 100 μm,
auf.
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Bei
diesen Materialien handelt es sich insbesondere um anorganische,
organische und/oder metallene Rein- und Mischstoffe und vorzugsweise
um (Misch-)Oxide, Carbide, Sulfide, Hydroxide, Salze, Kohlenwasserstoffe
sowie Monomere und Polymere natürlichen oder synthetischen
Ursprungs und deren Mischungen.
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Hinsichtlich
der Füllmaterialien werden die erfindungsgemäßen
Papierventilsäcke insbesondere für hydraulisch
abbindende Materialien und insbesondere für Werktrockenmörtel
verwendet.
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Die
erfindungsgemäßen Ausgestaltungsmerkmale sind
aus der nachfolgenden Abbildung ersichtlich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 95/02544
A1 [0006]
- - DE 20204015551 A1 [0007]
- - DE 102004043446 U1 [0009]
- - DE 202005003539 U1 [0009]
- - DE 202006006436 U1 [0010]
- - DE 19522619 A1 [0015]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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