DE102012207776A1 - Verfahren zur Herstellung einer Verpackungsmaterialbahn auf Basis mehrerer Faserstoffbahnen - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Verpackungsmaterialbahn auf Basis mehrerer Faserstoffbahnen mit den folgenden Verfahrensschritten: – Auftragen einer wässrigen Emulsion (3) mit einem Vorhang-Streichaggregat (10) auf eine erste Faserstoffbahn (1), insbesondere Papier- oder Kartonbahn, wobei die Emulsion (3) bevorzugt Polyvinylalkohol (PVA/PVOH) oder Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer (EVA/EVOH) enthält; – Zusammenführen der ersten Faserstoffbahn (1) mit einer zweiten Faserstoffbahn (2), insbesondere Papier- oder Kartonbahn, zu einem Sandwich (4) solange die aufgetragene Emulsion (3) noch feucht ist und so, dass die aufgetragene Emulsion (3) zwischen den beiden Faserstoffbahnen (1, 2) liegt; – direkt anschließendes Verpressen der beiden Faserstoffbahnen (1, 2) in einem Walzennip, der von zwei Walzen (11, 12) gebildet wird. Und Vorrichtung zur Durchführen eines solchen Verfahrens

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Verpackungsmaterialbahn auf Basis mehrerer Faserstoffbahnen und eine Vorrichtung dafür, welche eine erste Abrollung für eine erste Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, und ein Vorhang-Streichaggregat zum Auftrag einer Strichschicht, bevorzugt zum Auftrag einer wässrigen Emulsion, welche Polyvinylalkohol (PVA/PVOH) oder Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer (EVA/EVOH) enthält, aufweist.
  • Für zahlreiche Anwendungen im Verpackungsbereich werden Verpackungsmaterialien hergestellt, indem eine Papier- oder Kartonbahn mit einer dünnen Aluminium- oder Kunststofffolie beschichtet wird, um das Material gasdicht, v. a. gegen Sauerstoff, zu machen. Ein Nachteil dieser Materialien ist, dass sie dadurch nicht mehr biologisch abbaubar sind. Es sind nur wenige gasdichte Beschichtungsmaterialien bekannt, die biologisch abbaubar sind, beispielsweise auf Basis von Polyvinylalkohol (PVA/PVOH) oder Ethylenvinylalkohol (EVA/EVOH). Aus DE 102010030081 A1 ist bekannt eine Barriereschicht, die PVA enthält, mit einem Vorhang-Streichaggregat aufzutragen. Der Nachteil derartiger Verpackungsmaterialien ist, dass die Barriereschicht leicht mit Feuchtigkeit in Kontakt kommen kann oder mechanisch beschädigt werden kann. Beides führt zum Verlust der Gasdichtigkeit, da PVA wasserabsorbierend ist und im feuchten Zustand seine Barriereeigenschaften verliert. Dadurch wird das Verpackungsmaterial für zahlreiche Anwendungen unbrauchbar.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Herstellung von Verpackungsmaterial zu entwickeln, mit dem eine zuverlässigere Gasdichtigkeit in der Verpackungsmaterialbahn erreicht und die genannten Nachteile vermieden werden können.
  • Die Aufgabe wird für das Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass folgende Schritte nacheinander ausgeführt werden:
    • – Auftragen einer wässrigen Emulsion mit einem Vorhang-Streichaggregat auf eine erste Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, wobei die Emulsion bevorzugt Polyvinylalkohol (PVA/PVOH) oder Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer (EVA/EVOH) enthält;
    • – Zusammenführen der ersten Faserstoffbahn mit einer zweiten Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, zu einem Sandwich solange die aufgetragene Emulsion noch feucht ist und so, dass die aufgetragene Emulsion zwischen den beiden Faserstoffbahnen liegt;
    • – direkt anschließendes Verpressen der beiden Faserstoffbahnen in einem Walzennip, der von zwei Walzen gebildet wird.
  • Die erste und die zweite Faserstoffbahn weisen bevorzugt einen Trockengehalt von mindestens 75% auf, bevor die wässrige Emulsion aufgetragen wird. Somit ist sichergestellt, dass die Verklebung nicht durch zuviel Feuchtigkeit in der Bahn behindert wird.
  • Durch die zweite Faserstoffbahn wird die Strichschicht zum einen vor mechanischer Beschädigung geschützt, und zum anderen kann die zweite Faserstoffbahn verhindern, dass Feuchtigkeit zu leicht an die Strichschicht gelangt. Durch die Herstellung eines solchen Sandwiches ist eine zuverlässige Gasdichtigkeit in der Verpackungsmaterialbahn gewährleistet, auch wenn dünnere Strichschichten oder empfindlichere, biologisch abbaubare Polymere als Barriereschicht verwendet werden. Mit dem Vorhang-Streichaggregat kann eine genau definierte Menge ohne Überschuss und ohne Beeinflussung durch die Faserstoffbahn als Strichschicht aufgetragen werden. Besonders bei teuren Rohstoffen und, wenn gleichmäßige, dünnere Schichten aufgetragen werden sollen, ist das ein großer Vorteil. Somit kann eine zuverlässig gasdichte und trotzdem biologisch abbaubare Verpackungsmaterialbahn hergestellt werden. Die wässrige Emulsion kann auch andere Materialien enthalten, die eine gasdichte Barriereschicht ausbilden und die nach der Norm EN 13432 kompostierbar sind. Die Gasdichtigkeit ist vor allem gegenüber Sauerstoff wichtig.
  • Das Zusammenführen der ersten und zweiten Faserstoffbahn, solange die Strichschicht noch feucht ist, und das direkt anschließende Verpressen sorgt für eine gute Haftung im Sandwich, so dass, bevorzugt ohne zusätzliche Binderschichten oder Kleber, eine ausreichende Spaltfestigkeit erreicht werden kann. Im feuchten Zustand ist insbesondere PVA oder EVA ausreichend klebrig.
  • Um noch enthaltenes Wasser aus den Faserstoffbahnen zu entfernen, ist es vorteilhaft, wenn das Sandwich nach dem Verpressen durch eine Trocknungseinrichtung geführt wird, in der dem Sandwich von einer oder von beiden Seiten Wärme zugeführt wird. Diese Trocknungseinrichtung kann beispielsweise eine Zylindertrockenpartie mit dampfbeheizten Trockenzylindern sein oder ein IR-Trockner oder ein anderer Strahlungstrockner oder ein Heißlufttrockner, der heiße Luft auf die Oberfläche der Faserstoffbahn aufbläst, oder eine Kombination von diesen.
  • Damit die Faserstoffbahnen die Strichschicht, vor allem bei Verwendung von PVA/EVA, noch besser vor Feuchtigkeit schützen, kann beim Verpressen gleichzeitig ein Oberflächenauftrag auf eine oder auf beide Seiten des Sandwiches erfolgen, wobei bevorzugt Stärke oder Leim oder eine andere Strichschicht aufgetragen wird. Dadurch wird die Faserstoffbahn zumindest leicht hydrophob. Es kann über den Filmauftrag auch eine weitere Funktions- oder Barriereschicht aufgebracht werden.
  • Eine besonders gute Haftung der Lagen, ohne dass ein Verdrücken riskiert wird, wird erreicht, wenn das Verpressen im Walzennip mit einer Linienkraft zwischen 5 und 100 kN/m, bevorzugt zwischen 5 und 60 kN/m, besonders bevorzugt zwischen 5 und 40 kN/m erfolgt.
  • Weiterhin kann es vorteilhaft sein, zumindest eine der beiden Walzen zu beheizen. Damit wird je nach Zusammensetzung der Strichschicht ein besseres Eindringen bzw. ein schnelleres Antrocknen erreicht.
  • Auf die erste und/oder auf die zweite Faserstoffbahn kann bereits vor dem Zusammenführen einseitig oder beidseitig Stärke oder Leim oder eine andere Strichschicht aufgetragen werden. Die jeweilige Faserstoffbahn wird in diesem Fall bevorzugt vor dem Zusammenführen der beiden Faserstoffbahnen wieder weitgehend getrocknet. Bei der ersten Faserstoffbahn erfolgt dieser Auftrag von Stärke oder Leim vor dem Auftragen der wässrigen Emulsion. Dadurch wird eine gewisse Hydrophobierung der Faserstoffbahnen erzielt.
  • Die aufgetragene Emulsion auf der ersten Faserstoffbahn kann vor dem Zusammenführen teilweise getrocknet werden, um die Klebrigkeit der Strichschicht beim Zusammenführen zu steuern. Bevorzugt erfolgt die teilweise Trocknung aber nur bis zu einem Feststoffgehalt in der Emulsionsschicht von höchstens 85%, besonders bevorzugt höchstens 80%, da ansonsten die Haftung zu gering wird.
  • Um die Verpackungsmaterialbahn noch weiter auszurüsten, können nach dem Verpressen auf eine oder auf beide Seiten des Sandwiches eine oder mehrere weitere Strichschichten aufgebracht werden. Dadurch kann zum Beispiel eine bessere Bedruckbarkeit der Oberfläche erreicht werden oder es können weitere Barriere- oder Funktionsschichten erzeugt werden.
  • Die durch die aufgetragene Emulsion erzeugte Schicht hat bezogen auf den Feststoff ein bevorzugtes Flächengewicht zwischen 3 und 10 g.
  • Für die Vorrichung wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine zweite Abrollung für eine zweite Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn und ein Walzennip gebildet aus zwei Walzen vorgesehen sind, wobei der Walzennip direkt nach dem Vorhangstreichaggregat angeordnet ist, so dass die zweite Faserstoffbahn gegen die noch feuchte Strichschicht auf der ersten Faserstoffbahn gepresst werden kann. Insbesondere ist die Vorrichtung geeignet für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Auch für die Vorrichtung ergeben sich analog zum Verfahren, die bereits oben genannten Vorteile. Das gleiche gilt für die nachfolgenden Merkmale, die für unterschiedliche Ausprägungen der Erfindung beschrieben werden.
  • Der Walzennip wird bevorzugt so angeordnet, dass die erste und die zweite Faserstoffbahn einen Trockengehalt von mindestens 75% aufweisen, bevor die wässrige Emulsion aufgetragen wird. Somit ist sichergestellt, dass die Verklebung nicht durch zuviel Feuchtigkeit in der Bahn behindert wird.
  • Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn nach dem Walzennip eine Trocknungseinrichtung angeordnet ist. Weiterhin kann der Walzennip gleichzeitig als Filmauftragsaggregat, insbesondere zum ein- oder beidseitigen Stärke- oder Leimauftrag ausgebildet sein. Nach dem Walzennip können eines oder mehrere weitere Oberflächenauftragsaggregate, insbesondere als Film- oder Klingen- oder Vorhangstreichaggregat ausgebildet, vorgesehen sein. Dadurch können eine oder mehrere bzw. mehrlagige Strichschichten zur Verbesserung der Bedruckbarkeit aufgebracht werden.
  • Anhand von Ausführungsbeispielen werden weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung erläutert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
  • 1 Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Ausführung
  • 2 Ausschnitt einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung
  • 3 Beispiel für den Aufbau einer erfindungsgemäß hergestellten Verpackungsmaterialbahn
  • Nachfolgend werden die Figuren detaillierter beschrieben. 1 stellt dar, wie auf die erste Faserstoffbahn 1 mit Hilfe eines Vorhang-Streichaggregats eine wässrige Emulsion 3 aufgetragen wird. Über eine Leitwalze 14 wird die erste Faserstoffbahn mit der zweiten Faserstoffbahn 2, die ebenfalls über eine Leitwalze 13 läuft, zusammengeführt und im Walzennip zwischen den beiden Walzen 11 und 12 miteinander verpresst. Die Strichschicht, die sich aus der Emulsion 3 bildet, kommt dabei zwischen den beiden Faserstoffbahnen zu liegen und verklebt diese miteinander. Um die Feuchtigkeit dieser Strichschicht zu steuern und damit das Verkleben zu verbessern, kann die Emulsion vor dem Zusammenführen mit der zweiten Faserstoffbahn gegebenenfalls mit einem Trockner 15 teilweise getrocknet werden. Die Emulsion 3 enthält bevorzugt PVA oder EVA, so dass sich eine gasdichte Barriereschicht bildet. Es können auch andere Materialien in der Emulsion 3 verwendet werden, bevorzugt solche die nach EN 13432 kompostierbar sind. Nach dem Walzennip kann die Bahn als Sandwich 4 durch nicht dargestellte Trocknungseinrichtungen geführt werden, um das noch in den Faserstoffbahnen befindliche Wasser zu entfernen. Ebenso kann ein weiterer Strichauftrag auf eine oder beide Oberflächen des Sandwiches 4 erfolgen. Das kann mit einem Film-, einem Blade- oder einem weiteren Vorhang-Streichaggregat erfolgen. Es können auch mehrere Striche oder ein mehrlagiger Strich aufgetragen werden. Auch nicht dargestellt sind die Abrollung für die erste und die zweite Faserstoffbahn sowie die Aufrollung für das Sandwich bzw. die hergestellte Verpackungsmaterialbahn
  • 2 zeigt eine weitere Variante für das erfindungsgemäße Verfahren beziehungsweise für einen Teil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Der Unterschied zur in 1 dargestellten Variante ist, dass der Walzennip als Filmstreichaggregat ausgeführt ist. Beim Verpressen der beiden Faserstoffbahnen 1 und 2 wird gleichzeitig auf der Außenseite der Faserstoffbahnen je ein Film 5, 6 aufgetragen. Der Filmauftrag 5, 6 kann bevorzugt Stärke oder Leim enthalten, um die Faserstoffbahnen etwas hydrophob zu machen. Es kann aber auch eine weitere Barriere- oder Funktionsschicht aufgetragen werden. Zu bevorzugen ist es, wenn diese Barriere- oder Funktionsschicht wiederum biologisch abbaubar ist. Selbstverständlich ist auch ein einseitiger Filmauftrag möglich.
  • In 3 ist das Sandwich zu sehen aus der Strichschicht 3', die sich aus der Emulsion gebildet hat, und aus den beiden Faserstoffbahnen 1 und 2. Zusätzlich ist auf der Außenseite der Faserstoffbahnen noch je eine Strichschicht 5', 6' vorhanden, die ein- oder mehrlagig sein kann. Das kann eine Strichschicht zur Verbesserung der Bedruckbarkeit oder eine zusätzliche Barriere- oder Funktionsschicht sein.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    erste Faserstoffbahn
    2
    zweite Faserstoffbahn
    3
    wässrige Emulsion
    3'
    Strichschicht, aus wässriger Emulsion gebildet
    4
    Sandwich
    5
    Filmauftrag auf zweite Faserstoffbahn
    6
    Filmauftrag auf erste Faserstoffbahn
    5', 6'
    weitere Strichschichten
    10
    Vorhang-Streichaggregat
    11, 12
    Walzen
    13, 14
    Leitwalzen
    15
    Trockner
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102010030081 A1 [0002]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • Norm EN 13432 [0006]
    • EN 13432 [0023]

Claims (12)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Verpackungsmaterialbahn auf Basis mehrerer Faserstoffbahnen mit den folgenden Verfahrensschritten: – Auftragen einer wässrigen Emulsion (3) mit einem Vorhang-Streichaggregat (10) auf eine erste Faserstoffbahn (1), insbesondere Papier- oder Kartonbahn, wobei die Emulsion (3) bevorzugt Polyvinylalkohol (PVA/PVOH) oder Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer (EVA/EVOH) enthält; – Zusammenführen der ersten Faserstoffbahn (1) mit einer zweiten Faserstoffbahn (2), insbesondere Papier- oder Kartonbahn, zu einem Sandwich (4) solange die aufgetragene Emulsion (3) noch feucht ist und so, dass die aufgetragene Emulsion (3) zwischen den beiden Faserstoffbahnen (1, 2) liegt; – direkt anschließendes Verpressen der beiden Faserstoffbahnen (1, 2) in einem Walzennip, der von zwei Walzen (11, 12) gebildet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Sandwich (4) nach dem Verpressen durch eine Trocknungseinrichtung geführt wird, in der dem Sandwich (4) von einer oder von beiden Seiten Wärme oder IR-Strahlung zugeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass beim Verpressen gleichzeitig ein Oberflächenauftrag auf eine oder auf beide Seiten des Sandwiches erfolgt, wobei bevorzugt Stärke oder Leim aufgetragen wird.
  4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Verpressen im Walzennip mit einer Linienkraft zwischen 5 und 100 kN/m, bevorzugt zwischen 5 und 60 kN/m, besonders bevorzugt zwischen 5 und 40 kN/m erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der beiden Walzen (11, 12) beheizt ist.
  6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass auf die erste (1) und/oder auf die zweite Faserstoffbahn (2) einseitig oder beidseitig vor dem Zusammenführen Stärke oder Leim oder eine andere Strichschicht aufgetragen wird.
  7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die aufgetragene Emulsion (3) auf der ersten Faserstoffbahn (1) vor dem Zusammenführen teilweise getrocknet wird, bevorzugt bis zu einem Feststoffgehalt in der Emulsionsschicht von höchstens 85%, besonders bevorzugt von höchstens 80%.
  8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verpressen auf eine oder auf beide Seiten des Sandwiches (4) eine oder mehrere weitere Strichschichten (5', 6') aufgebracht werden.
  9. Vorrichtung zur Herstellung einer Verpackungsmaterialbahn auf Basis mehrerer Faserstoffbahnen, welche eine erste Abrollung für eine erste Faserstoffbahn (1), insbesondere Papier- oder Kartonbahn, und ein Vorhang-Streichaggregat (10) zum Auftrag einer Strichschicht aus einer wässrigen Emulsion (3), welche bevorzugt Polyvinylalkohol (PVA/PVOH) oder Ethylenvinylalkohol (EVA/EVOH) enthält, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Abrollung für eine zweite Faserstoffbahn (2), insbesondere Papier oder Kartonbahn und ein Walzennip gebildet aus zwei Walzen (11; 12) vorgesehen sind, wobei der Walzennip direkt nach dem Vorhangstreichaggregat (10) angeordnet ist, so dass die zweite Faserstoffbahn (2) gegen die noch feuchte Strichschicht (3) auf der ersten Faserstoffbahn (1) gepresst werden kann.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Walzennip eine Trocknungseinrichtung, insbesondere eine Heißluft- und oder IR-Trocknungseinrichtung angeordnet ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10 dadurch gekennzeichnet, dass der Walzennip gleichzeitig als Filmauftragsaggregat, insbesondere zum einoder beidseitigen Stärke- oder Leimauftrag ausgebildet ist.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Walzennip eines oder mehrere weitere Oberflächenauftragsaggregate, insbesondere als Film- oder Klingen- oder Vorhangstreichaggregat ausgebildet, angeordnet sind.
DE201210207776 2012-05-10 2012-05-10 Verfahren zur Herstellung einer Verpackungsmaterialbahn auf Basis mehrerer Faserstoffbahnen Withdrawn DE102012207776A1 (de)

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