DE102014006815A1

DE102014006815A1 - Papiersack und Verfahren zur Herstellung eines Papiersacks

Info

Publication number: DE102014006815A1
Application number: DE102014006815.3A
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Wichmann; Uwe Vogelskamp
Original assignee: Mondi AG
Current assignee: Mondi AG
Priority date: 2014-05-08
Filing date: 2014-05-08
Publication date: 2015-11-12
Also published as: US20150321439A1; EP2942189A1

Abstract

Bei einem Papiersack mit einer einen Sackinnenraum von einem Außenraum trennenden Sackwandung (1), die wenigstens eine vom Außenraum sichtbare Sichtseite (1a) und eine nicht sichtbare Innenseite (1b) einer Papierlage aufweist, die mit einer Prägung (9) in Form wenigstens eines Symbols versehen ist, wird eine gute Sichtbarkeit der Prägung (9) mit einer schonenden Behandlung der Papierfasern der Papierlage dadurch kombiniert, dass die Prägung (9) die Prägung (9) in Form einer auf der Sichtseite (1a) gegenüber einer der Prägung (9) benachbarten Ebene (12) erhöhten Fläche (10) und dazu korrespondierend auf der Innenseite (1b) als eine gegenüber einer der Prägung (9) benachbarten Ebene der Innenseite bestehende Vertiefung ausgebildet ist, dass die erhöhte Fläche (10) auf der Sichtseite (1a) mittels einer Verbindungswandung (11) mit der Ebene (12) der Sichtseite (1a) verbunden ist und dass der Übergang der erhöhten Fläche (10) zur Verbindungswandung (11) und der Übergang der Verbindungwandung (11) zur Ebene (12) der Sichtseite (1a) abgerundet ausgebildet ist und dass die Dicke der Papierlage im Bereich der Prägung (9) höchstens 20% geringer ist als die Dicke der Papierlage in der der Prägung (9) benachbarten Ebene (12). Die Herstellung einer derartigen Prägung (9) erfolgt vorzugsweise dadurch, dass die Sackwandung (1) zur Ausbildung der Prägung (9) zwischen einem Prägewerkzeug (1) und einem mit einer elastisch nachgiebigen Oberfläche (5) versehenen Andruckwerkzeug (3) hindurchgeführt wird, wobei das Prägewerkzeug (2) das wenigstens eine Symbol (4) in vertiefter Ausbildung aufweist, sodass die Papierlage beim Prägevorgang in das Andruckwerkzeug (3) in das Symbol (4) des Prägewerkzeugs (1) eingedrückt wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Papiersack mit einer einen Sackinnenraum von einem Außenraum trennenden Sackwandung, die wenigstens eine vom Außenraum sichtbare Sichtseite und eine nicht sichtbare Innenseite einer Papierlage aufweist, die mit einer Prägung in Form wenigstens eines Symbols versehen ist.
Es ist bekannt, Säcke oder Beutel mit einer Kennzeichnung beim Herstellungsvorgang zu versehen, um gewünschte Informationen durch eine Bedienperson oder automatisch auslesen zu können. Aufgrund von mit dem Aufdrucken von Informationen verbundenen Nachteilen ist es bekannt, derartige Informationen durch eine Prägung in die Sackwandung einzubringen.
EP 2 347 968 B1 beschreibt demgemäß einen Kunststoffbeutel, in den mit einem aus einer Matrize und einer Patrize bestehenden Prägewerk ein Relief eingeprägt wird. Während diese Prägung bei einer Kunststoffwandung aufgrund der Zähigkeit des Kunststoffmaterials unproblematisch eingebracht werden kann, stößt eine derartige Prägung bei Sackwandungen aus Papier auf Probleme. Übliche Papiersorten sind nicht so knickbar, dass eine Prägung mit einer Matrize und einer entsprechenden Patrize ohne erhebliche Beschädigung oder zumindest Schwächung der Papierlagen realisiert werden kann. Eine Schwächung der Papierlagen kann bei der Befüllung des Papiersacks mit erheblichen Gewichten zum Einreißen der Papierwandung führen und somit den Sack unbrauchbar machen.
Es ist deshalb aus DE 1 176 548 bekannt, in eine Papiersackwandung Prägezeichen dadurch einzubringen, dass die Sackwandung zwischen einem Prägestempel und einer harten, ebenen Unterlage eingelegt wird, sodass durch das Prägen das Papiermaterial im Bereich der Symbole lediglich zusammengedrückt wird, sodass die Symbole als eine Vertiefung auf der Sichtseite erscheinen. Eine derartige Prägung ist einerseits nicht gut erkennbar und andererseits nicht dauerhaft, da sie einerseits durch geringfügige Rückstellkräfte in dem Papiermaterial teilweise wieder aufgehoben wird und andererseits auch durch äußere Einflüsse verschwinden kann, beispielsweise durch ein Aufquellen des Papiermaterials unter Nässeeinwirkung.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Problemstellung zugrunde, einen Papiersack so mit einer Prägung zu kennnzeichnen, dass die Prägung einerseits gut erkennbar und andererseits die geprägte Papierlage nicht durch die Prägung zerrissen oder zumindest erheblich geschwächt wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Papiersack der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Prägung in Form einer auf der Sichtseite gegenüber einer der Prägung benachbarten Ebene erhöhten Fläche und dazu korrespondierend auf der Innenseite als eine gegenüber einer der Prägung benachbarten Ebene der Innenseite bestehende Vertiefung ausgebildet ist, dass die erhöhte Fläche auf der Sichtseite mittels einer Verbindungswandung mit der Ebene der Sichtseite verbunden ist und dass der Übergang der erhöhten Fläche zur Verbindungswandung und der Übergang der Verbindungswandung zur Ebene der Sichtseite abgerundet ausgebildet ist und dass die Dicke der Papierlage im Bereich der Prägung höchstens 20% geringer ist als die Dicke der Papierlage in der der Prägung benachbarten Ebene.
Der erfindungsgemäße Papiersack weist somit eine Prägung auf, die nach Art eines Tiefziehvorgangs zu einer erhöhten Fläche auf der Sichtseite und einer korrespondierenden Vertiefung auf der Innenseite führt, sodass die Prägung als wenigstens ein auf der Sichtseite erhaben ausgebildetes Symbol erscheint.
Dabei bleibt die Dicke im Bereich der Prägung nahezu unverändert und ist höchstens 20%, vorzugsweise höchstens 10%, geringer als die Dicke der Papierlage in der der Prägung benachbarten Ebene. Die Prägung führt somit zu einer Verschwenkung der Papierlage um etwa ein Maß, das der Größenordnung der Dicke der Papierlage entspricht. Die Papierlage der Sackwandung besteht vorzugsweise aus Sackkraftpapier, das insbesondere als halbdehnbares Sackkraftpapier (semi-extensible) ausgebildet ist. Zur Schonung der Papierlage und zum Schutz gegen ein Einreißen werden die Übergänge von der Verbindungswandung zur Ebene der Sichtseite und zur erhöhten Fläche der Prägung nicht scharfkantig, sondern abgerundet ausgebildet, wodurch die Papierfasern nicht auf Knickung beansprucht werden, sondern lediglich eine Dehnung der Papierlage erfolgt.
Durch die erfindungsgemäße Gestaltung wird es daher erstmalig möglich, eine Prägung in einer Sackwandung eines Papiersacks vorzunehmen, die nicht auf einer Kompression der Papierlage im Bereich der Prägung beruht. Dadurch wird einerseits eine gute Erkennbarkeit der Prägung erreicht, andererseits jedoch eine übermäßige Beanspruchung der wenigstens einen Papierlage der Sackwandung vermieden. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Übergang der erhöhten Fläche zur Verbindungswandung einen Übergangsradius von > 0,3 mm auf. Der abgerundete Übergang der Verbindungswandung zur Ebene der Sichtseite wird mit einem Übergangsradius von wenigstens 0,1 mm ausgeführt. Dabei kann es zweckmäßig sein, wenn die Verbindungswandung mit der Ebene der Sichtseite neben der Prägung keinen rechten Winkel, sondern eine stumpfen Winkel zwischen 91° und 120°, insbesondere zwischen 91° und 110° und weiter insbesondere zwischen 92° und 100° bildet.
Ein erfindungsgemäßer Papiersack ist vorzugsweise ein wenigstens einseitig mit einem gefalteten Boden geschlossener Sack, der mit größeren Füllgutmassen (5 kg und mehr) belastbar ist. Ein derartiger Papiersack kann mehrlagig ausgebildet sein und insbesondere mehrere Papierlagen aufweisen.
Ein Papiersack im Sinne der vorliegenden Erfindung kann aber auch vorliegen, wenn mit der Papierlage ein Beutel ausgebildet ist, dessen Wandung nur die eine Papierlage aufweist und für geringere Gewichte vorgesehen ist.
Mit der vorliegenden Erfindung wird ferner nicht ausgeschlossen, dass die Sichtseite der Papierlage mit einer durchsichtigen Kunststoffschicht bedeckt ist, wodurch eine gewisse Resistenz gegen Feuchteeinwirkungen und Verschmutzungen gewährleistet wird.
Der erfindungsgemäße Papiersack lässt sich vorzugsweise dadurch realisieren, dass die Sackwandung zur Ausbildung der Prägung zwischen einem Prägewerkzeug und einem mit einer elastisch nachgiebigen Oberfläche versehenen Andruckwerkzeug hindurchgeführt wird, wobei das Prägewerkzeug das wenigstens eine Symbol in vertiefter Ausbildung aufweist, sodass die Papierlage beim Prägevorgang durch das Andruckwerkzeug in die Vertiefung des Prägewerkzeugs eingedrückt wird.
Durch das Eindrücken der Papierlage in die Vertiefung des Prägewerkzeugs mittels der elastisch nachgiebigen Oberfläche des Andruckwerkzeugs wird sichergestellt, dass die auf die Papierlage ausgeübten Kräfte beim Eindrücken in die das Symbol darstellende Vertiefung des Prägewerkzeugs begrenzt bleiben und die Papierfasern nicht zerreißen.
Die Prägung lässt sich in vorteilhafter Weise in den Fertigungsvorgang für den Papiersack integrieren, wenn als Prägewerkzeug eine Prägewalze und als Andruckwerkzeug eine Andruckwalze benutzt wird. Die Prägung kann dann bereits in das Material der Sackwandung eingebracht werden, bevor dieses in üblicher Weise zu einem Schlauch mittels einer Längsnaht geschlossen wird.
Selbstverständlich ist es jedoch auch möglich, die erfindungsgemäße Prägung zu einem späteren Herstellungsstadium oder auch in den fertiggestellten Sack einzubringen.
Die Andruckwalze ist vorzugsweise eine elastische Silikonwalze mit einer Härte von etwa 50 Shore A, also zwischen 45 und 55 Shore A.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Prägewerkzeugs in Form einer Prägewalze und eines Andruckwerkzeugs in Form einer Andruckwalze, zwischen denen das Material der Sackwandung hindurchgeführt wird;
2 eine vergrößerte Darstellung des Kontaktes von Prägewalze, Material der Sackwandung und Andruckwalze während einer Prägung.
1 verdeutlicht, dass zur Herstellung einer Prägung in dem Material einer Sackwandung 1 diese, beispielsweise in flachliegender Form vor der Ausbildung eines Sackschlauchs, zwischen einer Prägewalze 2 und einer Andruckwalze 3 hindurchgeführt wird. Das Material der Sackwandung 1 ist der Einfachheit halber mit einer einzigen Papierlage dargestellt, die mit einer Sichtseite 1a zur Prägewalze 2 und mit einer Innenseite 1b zur Andruckwalze 3 zeigt. Die Prägewalze 2 weist wenigstens ein Prägesymbol 4 als vertieftes Relief auf, das in die zylindrische Oberfläche eingearbeitet ist. Die Andruckwalze 3 ist mit einer elastisch nachgiebigen Oberfläche 5 aus einem Silikonelastomer mit einer Härte von 50 Shore A beschichtet und weist eine zylindrische Ausgangsform auf. In ihrer Arbeitsstellung sind die Prägewalze 2 und die Andruckwalze 3 so zueinander positioniert, dass die elastisch nachgiebige Oberfläche 5 in einem Kontaktbereich durch die Oberfläche der Prägewalze 2 so weit eingedrückt wird, dass in dem Moment, in dem sich das Prägesymbol 4 im Kontaktbereich befindet, die Sackwandung 1 durch die elastische Rückstellkraft der Andruckwalze 3 in die Vertiefung hineingedrückt wird. Dadurch kommt es zu einer Formung der Sackwandung 1, wie sie in 2 in vergrößerter Form dargestellt ist. Das Prägesymbol 4 ist als eine Vertiefung mit Seitenwänden 6 und einer tiefen Bodenfläche 7, die im Wesentlichen parallel zu einer Oberfläche 8 der Prägewalze 2 außerhalb des Prägesymbols 4 verläuft. Die Sackwandung 1 wird durch die elastisch nachgiebige Oberfläche 5 der Andruckwalze in die das Prägesymbol 4 darstellende Vertiefung gedrückt. Dadurch entsteht ein Verlauf der Sackwandung 1, wie sie in 2 dargestellt ist. Die in der Sackwandung 1 gebildete Prägung 9 besteht aus einer erhöhten Fläche 10, die mit einer Verbindungswandung 11 begrenzt ist. Die Verbindungswandung 11 geht in eine Ebene 12 außerhalb des Prägesymbols 9 über.
Der Übergang zwischen der erhöhten Fläche 10 und der Verbindungswandung 11 erfolgt mit einem Übergangsradius, der größer als 0,3 mm ist. Der Übergang zwischen der Verbindungswandung 11 und der Ebene 12 der Sichtseite 1a der Sackwandung 1 ist ebenfalls abgerundet ausgebildet, wobei der Übergangsradius r2 wenigstens 1 mm beträgt. Die Verbindungswandung 11 kann mit der Ebene 12 – wie schematisch dargestellt – einen rechten Winkel bilden. Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, wenn die Verbindungswandung 11 mit der Ebene 12 einen stumpfen Winkel ausbildet, der somit größer als 90° ist. Der stumpfe Winkel sollte aus Zweckmäßigkeitsgründen nicht größer als 120° sein.
Die Ausbildung der Prägung 9 in der Sackwandung 1 ergibt sich dadurch, dass die elastisch nachgiebige Oberfläche 5 der Andruckwalze 3 das Material der Sackwandung 1 in die das Symbol 4 bildende Vertiefung drückt, wobei die Ausbildung von scharfkantigen Ecken vermieden wird. Da der Andruck durch die Elastizität der Oberfläche 5 der Andruckwalze 3 vorgenommen wird, ist die Andruckkraft begrenzt und führt nicht zu einem Zusammenpressen der Papierlage der Sackwandung 1. Eine Verringerung der Dicke der Sackwandung 1 ergibt sich ausschließlich dadurch, dass die Papierlage beim Eindrücken in die Vertiefung des Prägesymbols gedehnt wird.
Für eine gut lesbare Prägung ist es zweckmäßig, wenn die Tiefe der Prägung 9 etwa der Dicke der Sackwandung 1 entspricht, also im Bereich von 200 bis 300 μm liegt. Die hierdurch verursachte Dehnung der Papierlage der Sackwandung ist gering und führt zu einer Verringerung der Dicke der Sackwandung von weniger als 20%, vorzugsweise weniger als 10%.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2347968 B1 [0003]
DE 1176548 [0004]

Claims

Papiersack mit einer einen Sackinnenraum von einem Außenraum trennenden Sackwandung (1), die wenigstens eine vom Außenraum sichtbare Sichtseite (1a) und eine nicht sichtbare Innenseite (1b) einer Papierlage aufweist, die mit einer Prägung (9) in Form wenigstens eines Symbols versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Prägung (9) in Form einer auf der Sichtseite (1a) gegenüber einer der Prägung (9) benachbarten Ebene (12) erhöhten Fläche (10) und dazu korrespondierend auf der Innenseite (1b) als eine gegenüber einer der Prägung (9) benachbarten Ebene der Innenseite bestehende Vertiefung ausgebildet ist, dass die erhöhte Fläche (10) auf der Sichtseite (1a) mittels einer Verbindungswandung (11) mit der Ebene (12) der Sichtseite (1a) verbunden ist und dass der Übergang der erhöhten Fläche (10) zur Verbindungswandung (11) und der Übergang der Verbindungwandung (11) zur Ebene (12) der Sichtseite (1a) abgerundet ausgebildet ist und dass die Dicke der Papierlage im Bereich der Prägung (9) höchstens 20% geringer ist als die Dicke der Papierlage in der der Prägung (9) benachbarten Ebene (12).
Papiersack nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang der erhöhten Fläche (10) zur Verbindungswandung (11) einen Übergangsradius von ≥ 0,3 mm aufweist.
Papiersack nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der abgerundete Übergang der Verbindungswandung (11) zur Ebene (12) der Sichtseite (1a) einen Übergangsradius (r2) von > 0,1 mm aufweist.
Papiersack nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungswandung (11) mit der erhöhten Fläche (10) einen Winkel von 90° bildet.
Papiersack nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungswandung (11) mit der erhöhten Fläche (10) einen stumpfen Winkel zwischen 91° und 120° bildet.
Papiersack nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sackwandung (1) mehrlagig ausgebildet ist.
Papiersack nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sackwandung (1) mehrere Papierlagen aufweist.
Papiersack nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sichtseite (1a) der Papierlage mit einer durchsichtigen Kunststoffschicht bedeckt ist.
Verfahren zur Herstellung eines Papiersacks nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sackwandung (1) zur Ausbildung der Prägung (9) zwischen einem Prägewerkzeug (1) und einem mit einer elastisch nachgiebigen Oberfläche (5) versehenen Andruckwerkzeug (3) hindurchgeführt wird, wobei das Prägewerkzeug (2) das wenigstens eine Symbol (4) in vertiefter Ausbildung aufweist, sodass die Papierlage beim Prägevorgang durch das Andruckwerkzeug (3) in das Symbol (4) des Prägewerkzeugs (1) eingedrückt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Prägewerkzeug eine Prägewalze und als Andruckwerkzeug eine Andruckwalze benutzt wird.