DE102020122341A1

DE102020122341A1 - Verfahren zum Verbinden von mindestens zwei Substraten und Verpackung, welche zumindest teilweise aus zwei miteinander verbundenen Substraten besteht

Info

Publication number: DE102020122341A1
Application number: DE102020122341.2A
Authority: DE
Inventors: Harman Vorenkamp
Original assignee: Mayr Melnhof Karton AG
Current assignee: Mayr Melnhof Karton AG
Priority date: 2020-08-26
Filing date: 2020-08-26
Publication date: 2022-03-03
Also published as: EP4204213A1; WO2022043193A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von mindestens zwei Substraten (10a, 10b), die jeweils ein Basismaterial (12) aus Zellstoff umfassen, wobei wenigstens eines der Substrate (10a, 10b) ein zumindest bereichsweise auf dem Basismaterial (12) aufgebrachtes Schichtsystem (14) mit wenigstens einer Deckschicht (16) umfasst. Die Substrate (10a, 10b) werden derart aneinander angeordnet, dass Längserstreckungsachsen (A) der Substrate (10a, 10b) in einem Winkel zwischen 40° und 140° zueinander angeordnet sind, wonach zumindest die wenigstens eine Deckschicht (16) eines der Substrate (10a, 10b) stoffschlüssig mit dem anderen Substrat (1 0a, 10b) verbunden wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Verpackung mit derart verbundenen Substraten (10a, 10b).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von mindestens zwei Substraten und eine Verpackung, welche zumindest teilweise aus zwei miteinander verbundenen Substraten besteht.
Aus dem Stand der Technik sind Verpackungen wie beispielsweise Zigaretten- oder Kaugummischachteln bekannt, in denen Gegenstände aufbewahrt werden, die flüchtige Verbindungen wie Aromastoffe und Wasser aufweisen. Um zu verhindern, dass die flüchtigen Verbindungen mit der Zeit entweichen oder durch Luftsauerstoff abgebaut werden, werden derartige Verpackungen üblicherweise in einer zusätzlichen Kunststofffolie verpackt, wodurch eine Barriere gegen Luft, insbesondere gegen Sauerstoff und Wasser bzw. Wasserdampf geschaffen ist. Vor dem Öffnen der Verpackung muss daher zunächst die Kunststofffolie geöffnet und entfernt werden.
Nachteilig an diesen bekannten Verpackungen ist der Umstand anzusehen, dass die zusätzliche Umhüllung mit einer Kunststofffolie vergleichsweise aufwändig ist und zudem das Abfallaufkommen erhöht.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Verpackung bereitzustellen, bei denen auf eine zusätzliche Außenumhüllung mit einer Kunststofffolie verzichtet werden kann, ohne dass die Lagerfähigkeit der zu verpackenden Gegenstände eingeschränkt wird.
Die Aufgaben werden erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Verpackung gemäß Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen jedes Erfindungsaspekts als vorteilhafte Ausgestaltungen des jeweils anderen Erfindungsaspekts anzusehen sind.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von mindestens zwei Substraten, die jeweils ein Basismaterial aus Zellstoff umfassen, wobei wenigstens eines der Substrate ein zumindest bereichsweise auf dem Basismaterial aufgebrachtes Schichtsystem mit wenigstens einer Deckschicht umfasst. Erfindungsgemäß werden die Substrate derart aneinander angeordnet, dass Längserstreckungsachsen der Substrate in einem Winkel zwischen 40° und 140° zueinander angeordnet sind, wonach zumindest die wenigstens eine Deckschicht eines der Substrate stoffschlüssig mit dem anderen Substrat verbunden wird. Mit anderen Worten ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Substrate in Form eines Schräg-, Steg- oder Eckstoßes zueinander angeordnet werden, wonach die Substrate mit Hilfe von wenigstens einer Deckschicht stoffschlüssig miteinander verbunden werden. Hierdurch kann eine stoffschlüssige Verbindung und vorzugsweise ein geschlossener Raum mit einer Barrierewirkung gegenüber einem Durchtritt von flüchtigen Verbindungen wie etwa Aromastoffen oder Wasser geschaffen werden, wodurch auf eine zusätzliche Außenhülle aus einer Kunststofffolie vollständig verzichtet werden kann. Aus dem Stand der Technik ist es zwar bekannt, Substrate aus einem Basismaterial wie beispielsweise Papier oder Karton miteinander zu versiegeln. Hierzu wird beispielsweise eine Deckschicht aus einem Siegellack auf das Basismaterial der Substrate aufgetragen, wonach diese aufeinandergelegt und versiegelt werden. Allerdings müssen die Substrate dabei zumindest im Verbindungsbereich parallel zueinander angeordnet werden, so dass auf diese Weise nur überlappende Verbindungen möglich sind. Demgegenüber können im Rahmen der vorliegenden Erfindung gewinkelte stoffschlüssige Verbindungen zwischen zwei oder mehr Substraten hergestellt werden. Hierdurch kann beispielsweise ein Deckelelement unmittelbar mit senkrecht zu diesem angeordneten Seitenwänden einer Verpackung verbunden werden, um eine Verpackung mit einem abgedichteten Innenraum zu schaffen. Unter einem Basismaterial aus Zellstoff (Cellulose) wird dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Material verstanden, welches zumindest überwiegend, das heißt zu mindestens 51 %, insbesondere zu mindestens 75 % und bevorzugt zu mindestens 90 % aus Cellulose besteht, wobei im Rahmen der vorliegenden Erfindung prozentuale Angaben grundsätzlich als Gewichtsprozente zu verstehen sind, sofern nichts Gegenteiliges angegeben ist. Beispielsweise kann das Basismaterial gestrichenes oder ungestrichenes Papier, gestrichener oder ungestrichener Karton oder gestrichene oder ungestrichene Pappe sein. Das Schichtsystem weist in einfachster Ausgestaltung lediglich die Deckschicht auf einer Seite des Substrats, vorzugsweise auf der dem Verpackungsgut zuzuwendende Innenseite auf. Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Schichtsystem eine oder mehrere weitere Schichten auf einer Seite aufweist, durch welche zusätzliche Funktionen realisiert werden können. Auf der gegenüberliegenden Seite des Substrats, beispielsweise der dem Verpackungsgut abzuwendenden Außenseite, kann dieses grundsätzlich unbeschichtet sein oder ein weiteres Schichtsystem mit einer oder mehreren Schichten, insbesondere Aufdrucken aufweisen, wobei die gegenüberliegenden Schichtsysteme grundsätzlich gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein können. Unter einem Winkel zwischen 40° und 140° werden insbesondere Winkel von 40°, 41°, 42°, 43°, 44°, 45°, 46°, 47°, 48°, 49°, 50°, 51°, 52°, 53°, 54°, 55°, 56°, 57°, 58°, 59°, 60°, 61°, 62°, 63°, 64°, 65°, 66°, 67°, 68°, 69°, 70°, 71°, 72°, 73°, 74°, 75°, 76°, 77°, 78°, 79°, 80°, 81°, 82°, 83°, 84°, 85°, 86°, 87°, 88°, 89°, 90°, 91°, 92°, 93°, 94°, 95°, 96°, 97°, 98°, 99°, 100°, 101°, 102°, 103°, 104°, 105°, 106°, 107°, 108°, 109°, 110°, 111°, 112°, 113°, 114°, 115°, 116°, 117°, 118°, 119°, 120°, 121°, 122°, 123°, 124°, 125°, 126°, 127°, 128°, 129°, 130°, 131°, 132°, 133°, 134°, 135°, 136°, 137°, 138°, 139° oder 140° verstanden. Vorzugsweise beträgt der Winkel zwischen 80° und 100°, insbesondere etwa 90°. Dieser Verbindung kann beispielsweise durch Ziehen an einem der Substrate unter Zerstörung der stoffschlüssigen Verbindung wieder geöffnet bzw. aufgebrochen werden. Durch die Versiegelung wird also ein dichter Verschluss bis zum mechanischen Öffnen realisiert.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass vor dem Verbinden der Substrate die Deckschicht und/oder wenigstens eine weitere Schicht des Schichtsystems wenigstens eines der Substrate durch ein Beschichtungsverfahren auf das Basismaterial des Substrats aufgebracht, insbesondere auflaminiert und/oder aufgedruckt wird. Hierdurch können die chemischen, physikalischen und mechanischen Eigenschaften des Schichtsystems optimal an den jeweiligen Einsatzzweck angepasst werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Deckschicht und/oder die wenigstens eine weitere Schicht des Schichtsystems wenigstens eines der Substrate aus einem, vorzugsweise biologisch abbaubaren, Kunststofffilm und/oder einem Siegellack besteht und/oder dass zur Herstellung der Deckschicht und/oder der wenigstens einen weiteren Schicht des Schichtsystems wenigstens eines der Substrate eine Flüssigkeit auf das Basismaterial aufgebracht und physikalisch und/oder chemisch ausgehärtet bzw. getrocknet wird. Beispielsweise kann die Deckschicht und/oder eine weitere Schicht des Schichtsystems PE, PA, PET, OPP oder einen anderen Kunststoff umfassen bzw. aus einem solchen Kunststoff bestehen. Vorzugsweise ist das verwendete Material heißsiegelfähig.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Basismaterial wenigstens eines Substrats ausgewählt wird aus einer Gruppe, die Papier, Karton und Pappe umfasst. Wenn das Basismaterial eine flächenbezogene Masse zwischen etwa 5 g/m² und etwa 150 g/m² aufweist, wird es im Rahmen der Offenbarung als Papier bezeichnet. Basismaterial mit einer flächenbezogenen Masse zwischen etwa 150 g/m² und etwa 800 g/m² wird im Rahmen der Offenbarung als Karton bezeichnet, während Basismaterial mit einer flächenbezogenen Masse zwischen etwa 800 g/m² und etwa 2000 g/m² als Pappe bezeichnet wird.
Weitere Vorteile ergeben sich dadurch, dass die Deckschicht des einen Substrats stoffschlüssig mit der Basisschicht und/oder mit der Deckschicht und/oder mit dem gesamten Schichtsystem des anderen Substrats verbunden wird. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, dass die Deckschicht eines Substrats stoffschlüssig mit der Deckschicht bzw. dem Schichtsystem des anderen Substrats, mit dem Basismaterial des anderen Substrats oder mit beiden verbunden wird. Im letzten Fall ergibt sich eine mechanisch besonders stabile Verbindung.
Weitere Vorteile ergeben sich dadurch, dass die Deckschicht wenigstens eines Substrats zum Verbinden mit dem anderen Substrat zunächst durch Erwärmen thermoplastisch aufgeweicht wird und/oder dass die Substrate unter Druckbeaufschlagung verbunden werden und/oder dass die Deckschicht wenigstens eines Substrats durch UV- und/oder thermisch induzierte Polymerisation mit dem anderen Substrat chemisch reagiert. Hierdurch können unterschiedliche Deckschichttypen zum Verbinden der Substrate verwendet werden.
Weitere Vorteile ergeben sich dadurch, dass die Substrate nach dem Verbinden eine Sauerstoff- und/oder Wasser- und/oder Wasserdampfbarriere und/oder eine Barriere gegen lipophile Verbindungen bilden. Hierdurch können die Barriereeigenschaften in Abhängigkeit des zu verpackenden Verpackungsguts optimal angepasst werden.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass ein Schichtsystem wenigstens eines der Substrate wenigstens eine weitere Schicht mit einer Barrierewirkung gegen Sauerstoff und/oder Wasser und/oder Wasserdampf und/oder lipophile Verbindungen aufweist. Hierdurch können zusätzliche Barriereeigenschaften realisiert werden, die durch die Deckschicht alleine nicht oder nicht in ausreichendem Ausmaß realisiert werden. Beispielsweise kann die weitere Schicht Kaolin, Silikate, PVOH, EVOH und dergleichen umfassen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens eines der Substrate als Zuschnitt und/oder als Verpackung, insbesondere für Tabakwaren, ausgebildet ist. Vorzugsweise bildet eines der Substrate in der fertigen Verpackung ein Deckelteil der Verpackung, während das andere Substrat wenigstens ein Wandteil der Verpackung bildet.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Verpackung, welche zumindest teilweise aus Substraten besteht, die mittels eines Verfahrens gemäß dem ersten Erfindungsaspekt miteinander verbunden sind. Hierdurch kann vorteilhaft auf eine Umverpackung aus einer Kunststofffolie verzichtet werden. Vorzugsweise bilden die Schichtsysteme der Substrate einen allseitig geschlossenen Innenraum der Verpackung. Die Verpackung kann als Faltschachtel bzw. als Schachtel ausgebildet sein, die vorwiegend aus einem Cellulosematerial wie Karton besteht. Alternativ kann die Verpackung auch durch Umschlagen um eine Form hergestellt werden, wobei ein Bodenteil gegebenenfalls eingepresst bzw. durch Bördeln befestigt wird und ein Deckelteil gegebenenfalls ober auf der Verpackung fixiert wird. Die Verpackung kann grundsätzlich zur Verpackung von beliebigem Verpackungsgut ausgebildet sein, insbesondere von Verpackungsgut mit flüchtigen Verbindungen. Die Verpackung kann beispielsweise als Zigarettenschachtel oder Kaugummiverpackung ausgebildet sein. Weitere Merkmale und deren Vorteile sind den Beschreibungen des ersten Erfindungsaspekts zu entnehmen.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von diesen abweichen. Dabei zeigen:

1 eine schematische Schnittansicht von zwei Substraten, die in einem Winkel von etwa 90° zueinander angeordnet sind;
2 eine schematische Schnittansicht der Substrate, wobei die Substrate derart aneinander angeordnet werden, dass Längserstreckungsachsen der Substrate in einem Winkel von etwa 90° zueinander angeordnet sind, wonach wenigstens eine Deckschicht eines der Substrate unter Erwärmen stoffschlüssig mit dem anderen Substrat verbunden wird; und 3 eine schematische Schnittansicht der Substrate, deren stoffschlüssige Verbindung aufgebrochen wird.

1 zeigt zwei Substrate 10a, 10b, die jeweils ein Basismaterial 12 aus Karton aufweisen, auf dessen Innenseite zumindest bereichsweise ein Schichtsystem 14 angeordnet ist. Die Schichtsysteme 14 bestehen vorliegend ausschließlich aus einer Deckschicht 16. Grundsätzlich können die Schichtsysteme 14 aber unabhängig voneinander eine oder mehrere weitere Schichten (nicht gezeigt) aufweisen. Ebenso kann vorgesehen sein, dass eines der Substrate 10a, 10b zumindest im Verbindungsbereich kein Schichtsystem 14 aufweist. Man erkennt, dass die Substrate 10a, 10b derart aneinander angeordnet werden, dass Längserstreckungsachsen A der Substrate 10a, 10b in einem Winkel von etwa 90° zueinander angeordnet sind. Im Fall von biegeschlaffen Substraten 10a, 10b können die Längserstreckungsachsen A als Tangenten an das jeweilige Substrat 10a, 10b im Verbindungsbereich konstruiert und zur Winkelmessung verwendet werden.
2 zeigt eine schematische Schnittansicht der Substrate 10a, 10b, wobei die Substrate 10a, 10b derart aneinander angeordnet werden, dass das Basismaterial 12 und die Deckschicht 16 des zweiten Substrats 10a vollständig auf der Deckschicht 16 des ersten Substrats 10a aufliegen. Anschließend werden die Substrate 10a, 10b unter Erwärmen gemäß Symbol 18 und/oder unter Druckbeaufschlagung miteinander verbunden. Zumindest die Deckschicht 16 des ersten Substrats 10a wird durch das Erwärmen erweicht und stellt nach dem Erkalten eine stoffschlüssige Verbindung mit dem Basismaterial 12 und/oder der Deckschicht 16 des zweiten Substrats 10b her. Damit sind die beiden Substrate 10a, 10b in einer Art T- bzw. Eckstoß stoffschlüssig miteinander verbunden, wodurch eine Barriere entsteht, die eine zusätzliche Umverpackung überflüssig macht.
3 zeigt eine schematische Schnittansicht der Substrate 10a, 10b, deren stoffschlüssige Verbindung gemäß Pfeil III durch Ziehen am als Deckelteil fungierenden Substrat 10b aufgebrochen wird. Je nachdem wo die Adhäsion stärker ist, wird die stoffschlüssige Verbindung beim Öffnen am Basismaterial 12 des Substrats 10b aufgerissen oder vom Substrat 10b gelöst. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, dass die stoffschlüssige Verbindung in zwei oder mehr Teile bricht, wenn eines der Substrate 10a, 10b vom anderen weggezogen wird.
Bezugszeichenliste

10a: Substrat
10b: Substrat
12: Basismaterial
14: Schichtsystem
16: Deckschicht
18: Symbol Erwärmung
A: Längserstreckungsachse
III: Pfeil

Claims

Verfahren zum Verbinden von mindestens zwei Substraten (10a, 10b), die jeweils ein Basismaterial (12) aus Zellstoff umfassen, wobei wenigstens eines der Substrate (10a, 10b) ein zumindest bereichsweise auf dem Basismaterial (12) aufgebrachtes Schichtsystem (14) mit wenigstens einer Deckschicht (16) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrate (10a, 10b) derart aneinander angeordnet werden, dass Längserstreckungsachsen (A) der Substrate (10a, 10b) in einem Winkel zwischen 40° und 140° zueinander angeordnet sind, wonach zumindest die wenigstens eine Deckschicht (16) eines der Substrate (10a, 10b) stoffschlüssig mit dem anderen Substrat (1 0a, 10b) verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Verbinden der Substrate (10a, 10b) die Deckschicht (16) und/oder wenigstens eine weitere Schicht des Schichtsystems (14) wenigstens eines der Substrate (10a, 10b) durch ein Beschichtungsverfahren auf das Basismaterial (12) des Substrats (10a, 10b) aufgebracht, insbesondere auflaminiert und/oder aufgedruckt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (16) und/oder die wenigstens eine weitere Schicht des Schichtsystems (14) wenigstens eines der Substrate (10a, 10b) aus einem, vorzugsweise biologisch abbaubaren, Kunststofffilm und/oder einem Siegellack besteht und/oder dass zur Herstellung der Deckschicht (16) und/oder der wenigstens einen weiteren Schicht des Schichtsystems (14) wenigstens eines der Substrate eine Flüssigkeit auf das Basismaterial (12) aufgebracht und physikalisch und/oder chemisch ausgehärtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Basismaterial (12) wenigstens eines Substrats (10a, 10b) ausgewählt wird aus einer Gruppe, die Papier, Karton und Pappe umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (16) des einen Substrats (10a, 10b) stoffschlüssig mit der Basisschicht (12) und/oder mit der Deckschicht (16) und/oder mit dem Schichtsystem (14) des anderen Substrats (10a, 10b) verbunden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (16) wenigstens eines Substrats (10a, 10b) zum Verbinden mit dem anderen Substrat (10a, 10b) zunächst durch Erwärmen thermoplastisch aufgeweicht wird und/oder dass die Substrate (10a, 10b) unter Druckbeaufschlagung verbunden werden und/oder dass die Deckschicht (16) wenigstens eines Substrats (10a, 10b) durch UV- und/oder thermisch induzierte Polymerisation mit dem anderen Substrat (10a, 10b) chemisch reagiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrate (10a, 10b) nach dem Verbinden eine Sauerstoff- und/oder Wasser- und/oder Wasserdampfbarriere und/oder eine Barriere gegen lipophile Verbindungen bilden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schichtsystem (14) wenigstens eines der Substrate (10a, 10b) wenigstens eine weitere Schicht mit einer Barrierewirkung gegen Sauerstoff und/oder Wasser und/oder Wasserdampf und/oder lipophile Verbindungen aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Substrate (10a, 10b) als Zuschnitt und/oder als Verpackung, insbesondere für Tabakwaren, ausgebildet ist.
Verpackung, welche zumindest teilweise aus Substraten (10a, 10b) besteht, die mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 miteinander verbunden sind.