DE102020133987A1

DE102020133987A1 - Verfahren zu einem Verbinden von zumindest zwei auf Zellulosefasermaterial, insbesondere auf Faserstoffen, basierenden Verpackungslagen sowie Bearbeitungswerkzeug zu einem Durchführen des Verfahrens

Info

Publication number: DE102020133987A1
Application number: DE102020133987.9A
Authority: DE
Inventors: Matthias Klauser
Original assignee: Syntegon Technology GmbH
Current assignee: Syntegon Technology GmbH
Priority date: 2020-12-17
Filing date: 2020-12-17
Publication date: 2022-06-23
Also published as: WO2022129580A1

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zu einem Verbinden von zumindest zwei auf Zellulosefasermaterial basierenden Verpackungslagen (12, 14), insbesondere Verpackungspapierlagen, miteinander, insbesondere frei von einem Klebstoff oder frei von einem Leim.Es wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt (16) zumindest eine Verpackungslage (12, 14) der zumindest zwei Verpackungslagen (12, 14) im Bereich einer Verbindungsstelle (18) der zumindest zwei Verpackungslagen (12, 14) mittels eines eine Prägestruktur (20) umfassenden Bearbeitungswerkzeugs, insbesondere Siegelwerkzeugs, geprägt wird.

Description

Stand der Technik
Aus DE 10 2015 223 070 A1 ist bereits ein Verfahren zu einem Verbinden von zumindest zwei auf Zellulosefasermaterial basierenden Verpackungslagen, insbesondere Verpackungspapierlagen, miteinander, insbesondere frei von einem Klebstoff oder frei von einem Leim, bekannt. Zudem ist aus der DE 10 2015 223 070 A1 auch bereits ein Bearbeitungswerkzeug zu einem Verbinden von zumindest zwei auf Zellulosefasermaterial basierenden Verpackungslagen bekannt.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zu einem Verbinden von zumindest zwei auf Zellulosefasermaterial, insbesondere auf Faserstoffen, basierenden Verpackungslagen, insbesondere Verpackungspapierlagen, miteinander, insbesondere frei von einem Klebstoff oder frei von einem Leim.
Es wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt zumindest eine Verpackungslage der zumindest zwei Verpackungslagen im Bereich einer Verbindungsstelle der zumindest zwei Verpackungslagen mittels eines eine Prägestruktur umfassenden Bearbeitungswerkzeugs, insbesondere Siegelwerkzeugs oder Fügewerkzeugs, geprägt wird. Es ist denkbar, dass die zumindest eine Verpackungslage der zumindest zwei Verpackungslagen im Bereich der Verbindungsstelle während eines Verbindens oder vor einem Verbinden mittels des Bearbeitungswerkzeugs geprägt wird. Bevorzugt werden die zumindest zwei, insbesondere beide, Verpackungslagen im Bereich der Verbindungsstelle der zumindest zwei Verpackungslagen mittels des die Prägestruktur umfassenden Bearbeitungswerkzeugs, insbesondere mittels des Siegelwerkzeugs, geprägt. Es ist denkbar, dass die zumindest zwei Verpackungslagen im Bereich der Verbindungsstelle der zumindest zwei Verpackungslagen während eines Verbindens oder vor einem Verbinden mittels des Bearbeitungswerkzeugs geprägt werden. Vorzugsweise wird mittels des Bearbeitungswerkzeugs eine Prägung, insbesondere ein Prägemuster, im Bereich der Verbindungsstelle der zumindest zwei Verpackungslagen in die zumindest zwei Verpackungslagen eingebracht. Bevorzugt werden die zumindest zwei Verpackungslagen während eines Verbindens mittels des Bearbeitungswerkzeugs gemeinsam geprägt. Die Prägung, insbesondere das Prägemuster, kann jegliche einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Formen aufweisen, wie beispielsweise eine, insbesondere parallele, Linienform, ein Zick-Zack-Muster, ein Rautenmuster o. dgl. Bevorzugt werden die zumindest zwei Verpackungslagen durch ein Einwirken des Bearbeitungswerkzeugs, insbesondere der Prägestruktur, während eines Verbindens der zumindest zwei Verpackungslagen im Bereich der Verbindungsstelle der zumindest zwei Verpackungslagen relativ zueinander bewegt und/oder gemeinsam verformt. Insbesondere wird mittels des Verfahrens bei einer maximalen Gesamtbreite der Verbindungsstelle von 15 mm eine Festigkeit, insbesondere eine Schälfestigkeit nach DIN 55529, im Bereich der Verbindungsstelle von insbesondere mehr als 1 N, bevorzugt mehr als 3 N, besonders bevorzugt mehr als 6 N und ganz besonders bevorzugt von weniger als 50 N, erreicht.
Die Verpackungslagen sind insbesondere zu mehr als 50 %, bevorzugt zu mehr als 70 %, besonders bevorzugt zu mehr als 80 % und ganz besonders bevorzugt zu 99,9 % aus einem Papier gebildet. Die Verpackungslagen sind vorzugsweise als Verpackungspapierlagen ausgebildet. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Verpackungslagen als Verpackungskartonlagen, als Verpackungspapplagen, als Verpackungspapiervlieslagen oder als andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende auf Zellulosefasermaterial basierende Verpackungslagen ausgebildet sind. Vorzugsweise sind die Verpackungslagen polymerfrei ausgebildet. insbesondere sind die Verpackungslagen frei von einer thermoplastischen Schicht oder einer sonstigen, einem Fachmann bereits bekannten Siegelschicht ausgebildet. Es ist jedoch denkbar, dass die Verpackungslagen zumindest eine Barriereschicht aufweisen, die als Barriere gegen Sauerstoff, gegen Wasserdampf, gegen Kondensat o. dgl., als Fettbarriere, als Feuchtigkeitsbarriere oder als andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Barriere vorgesehen ist. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell ausgelegt, speziell eingerichtet und/oder speziell ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. Vorzugsweise ist das Verfahren zu einem Verbinden von zumindest zwei Faserstoffen gleicher oder unterschiedlicher Grammatur, Dichte, Oberflächenrauigkeit vorgesehen. Die zwei Faserstoffe können durch verschiedene, einem Fachmann bereits bekannte Herstellungsverfahren hergestellt sein. Beispielsweise kann mittels des Verfahrens Zellstoff mit Holzstoff, Holzstoff mit Altpapierstoff, Altpapierstoff mit Zellstoff oder andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Faserstoffe miteinander verbunden werden. Es ist auch denkbar, dass eine Verbindung zwischen Papier und Karton oder Papier und Wellpappe oder Papier, Karton und Wellpappe erzeugbar ist.
Die Verpackungslagen werden bevorzugt frei von einem Klebstoff oder frei von einem Leim miteinander verbunden, insbesondere infolge eines Einwirkens des Bearbeitungswerkzeugs auf die Verpackungslagen im Bereich der Verbindungsstelle der Verpackungslagen. Bevorzugt wird zumindest eine der zwei Verpackungslagen im Bereich der Verbindungsstelle der Verpackungslagen mit einem klebstoff- und/oder leimfreien, insbesondere flüssigen oder pastösen, Medium benetzt oder befeuchtet, insbesondere bevor die Verpackungslagen mittels des Bearbeitungswerkzeugs miteinander verbunden werden. Bevorzugt sind aus den Verpackungslagen Erstverpackungen, wie beispielsweise Beutelpackungen, Becher, becherähnliche Verpackungen, insbesondere Schalen, Teller, Trays, o. dgl., herstellbar. Vorzugsweise werden die Verpackungslagen mittels des Bearbeitungswerkzeugs derart miteinander verbunden, dass aus den Verpackungslagen Erstverpackungen herstellbar sind. Vorzugsweise wird während des Verbindens der zumindest zwei Verpackungslagen, insbesondere mittels des Bearbeitungswerkzeugs, zumindest eine Verbindungsnaht, insbesondere zumindest eine Kopf-, Quer- und/oder Längssiegelnaht oder Längsfügenaht, erzeugt. Insbesondere wird ein Aufsiegeln bzw. Fügen eines Deckels, insbesondere bei einer Ausgestaltung der Erstverpackung als Becher, oder es wird eine Kopf-Quer- und/oder Längsfügenaht, insbesondere bei einer Ausgestaltung der Erstverpackung als Beutel, erzeugt. Die Verpackungslagen werden zu einer Herstellung einer Erstverpackung vorzugsweise auf eine, einem Fachmann bereits bekannte Art und Weise gefaltet und mit so genannten Kopf-, Quer- und/oder Längssiegelnähten versehen. Die Kopf-, Quer- und/oder Längssiegelnähte werden bevorzugt mittels des Bearbeitungswerkzeugs erzeugt. Vorzugsweise weisen die aus den Verpackungslagen erzeugten Erstverpackungen geprägte Kopf-, Quer- und/oder Längssiegelnähte auf. Die aus den Verpackungslagen hergestellten Erstverpackungen sind vorzugsweise zu einer Aufnahme von als Lebensmittel ausgebildeten Produkten, wie beispielsweise Schokoriegel, Schokotafeln, Biskuits, Keksen, Getreideriegel, Fitnessriegel, brauseartige Pulver, Müsli, Mehl, Zucker o. dgl., vorgesehen. Vorzugsweise ist das Verfahren Teil eines Verpackungs- und/oder Abfüllprozesses in der Lebensmittelindustrie. Insbesondere ist das Verfahren und die Erstverpackungen auch für folgende Produkte geeignet, wie Blisterverpackungen für beispielsweise Elektronik, Drogerieprodukte, Hygieneprodukte, Kosmetikprodukte, und ähnliche. Auch medizinische Produkte können damit verpackt werden.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann vorteilhaft eine sichere Verbindung der zumindest zwei auf Zellulosefasermaterial basierenden Verpackungslagen erreicht werden, insbesondere da durch das Prägen ein Ineinandergreifen, insbesondere Verbinden, von Fasern der Verpackungslagen realisierbar ist. Es kann vorteilhaft eine große Oberfläche der Verbindungsstelle erreicht werden, insbesondere dadurch kann eine hohe Wahrscheinlichkeit erreicht werden, dass Fasern aneinander anhaften und eine dauerhafte Verbindung eingehen, die einer Aneinanderhaftung von Fasern in einer Originalpapierstruktur ebenbürtig ist, insbesondere in Bezug auf eine Festigkeit. Eine Festigkeit der Verbindung ist vorteilhaft durch das Verfahren einstellbar. Es kann vorteilhaft eine kostengünstige Lösung zu einer Verbindung der zumindest zwei auf Zellulosefasermaterial basierenden Verpackungslagen erreicht werden. Es kann vorteilhaft eine sichere Verbindung der zumindest zwei auf Zellulosefasermaterial basierenden Verpackungslagen mit einem vorteilhaft geringen Steuer- oder Regelaufwand einer Vorrichtung, insbesondere einer Lebensmittelverpackungsanlage oder einer Lebensmittelabfüllanlage, erreicht werden. Es kann vorteilhaft mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine umweltfreundliche und einfach zu recycelnde Erstverpackung hergestellt werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Prägestruktur zumindest von einer Seite auf die zumindest eine Verpackungslage der zumindest zwei Verpackungslagen, insbesondere auf beide Verpackungslagen, einwirkt. Insbesondere wirkt die Prägestruktur, insbesondere in zumindest einer Ausgestaltung des Verfahrens, direkt auf eine, insbesondere eine einzelne, Außenfläche der zumindest einen Verpackungslage der zumindest zwei Verpackungslagen ein. Vorzugsweise ist die zumindest eine Verpackungslage der zumindest zwei Verpackungslagen, insbesondere sind beide Verpackungslagen, zwischen einem Bearbeitungswerkzeugteil und einem weiteren Bearbeitungswerkzeugteil des Bearbeitungswerkzeugs angeordnet, wobei die Prägestruktur zumindest teilweise, insbesondere vollständig, an dem Bearbeitungswerkzeugteil angebracht ist und das weitere Bearbeitungswerkzeugteil, insbesondere weitestgehend, frei von der Prägestruktur ausgebildet ist. Das weitere Bearbeitungswerkzeugteil bildet vorzugsweise eine Anlagefläche oder eine Gegendruckfläche. Es ist denkbar, dass das weitere Bearbeitungswerkzeugteil zumindest im Bereich einer Einwirkung des Bearbeitungswerkzeugteils auf die zwischen dem Bearbeitungswerkzeugteil und dem weiteren Bearbeitungswerkzeugteil angeordnete Verpackungslage, insbesondere die Verpackungslagen, einen elastischen oder einen starren Bereich aufweist. Bevorzugt bildet das Bearbeitungswerkzeugteil, an dem die Prägestruktur zumindest teilweise, insbesondere vollständig, angeordnet ist, einen Stempel. Das weitere Bearbeitungswerkzeugteil bildet, insbesondere bei einer Ausgestaltung des Bearbeitungswerkzeugteils als Stempel, vorzugsweise eine Matrize. Es ist jedoch auch denkbar, dass das Bearbeitungswerkzeugteil und das weitere Bearbeitungswerkzeugteil eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Ausgestaltung aufweisen, wie beispielsweise eine Ausgestaltung als Siegelbacken, als Walzen o. dgl. Vorzugsweise sind die zumindest zwei Verpackungslagen zu einem Verbinden der zumindest zwei Verpackungslagen zwischen dem Bearbeitungswerkzeugteil und dem weiteren Bearbeitungswerkzeugteil des Bearbeitungswerkzeugs angeordnet. Bevorzugt wird bei einer Einwirkung der Prägestruktur zumindest von einer Seite auf die beiden Verpackungslagen eine durch die Prägestruktur erzeugbare Prägung infolge einer Krafteinwirkung des Bearbeitungswerkzeugs auf die zumindest eine Verpackungslage der zumindest zwei Verpackungslagen über die zumindest eine Verpackungslage der zumindest zwei Verpackungslagen auf die weitere der zumindest zwei Verpackungslagen übertragen. Vorzugsweise wird die weitere der zumindest zwei Verpackungslagen bei einem Einwirken der Prägestruktur von einer Seite auf die zumindest eine Verpackungslage über die zumindest eine Verpackungslage geprägt. Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann vorteilhaft eine kostengünstige Lösung zu einer Verbindung der zumindest zwei auf Zellulosefasermaterial basierenden Verpackungslagen erreicht werden, insbesondere da die Prägestruktur lediglich an einem Bearbeitungswerkzeugteil angeordnet ist.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Prägestruktur von zwei Seiten auf die zumindest eine Verpackungslage der zumindest zwei Verpackungslagen, insbesondere auf beide Verpackungslagen, einwirkt. Insbesondere wirkt die Prägestruktur, insbesondere in zumindest einer Ausgestaltung des Verfahrens, direkt auf zwei, insbesondere sich abgewandte, Außenflächen der zumindest einen Verpackungslage der zumindest zwei Verpackungslagen ein, insbesondere bei einem Einbringen der Prägung vor einem Verbinden der zumindest zwei Verpackungslagen. Vorzugsweise wirkt die Prägestruktur bei einem Einbringen der Prägung während eines Verbindens der zumindest zwei Verpackungslagen direkt auf eine Außenfläche der zumindest einen Verpackungslage und direkt auf eine Außenfläche der weiteren Verpackungslage der zumindest zwei Verpackungslagen ein, wobei die Außenfläche der zumindest einen Verpackungslage und die Außenfläche der weiteren Verpackungslage voneinander abgewandt ausgerichtet sind. Vorzugsweise sind beide Verpackungslagen, insbesondere räumlich, zwischen dem Bearbeitungswerkzeugteil und dem weiteren Bearbeitungswerkzeugteil angeordnet, wobei die Prägestruktur zumindest teilweise an dem Bearbeitungswerkzeugteil und zumindest teilweise an dem weiteren Bearbeitungswerkzeugteil angeordnet ist. Bevorzugt bildet das Bearbeitungswerkzeugteil, an dem die Prägestruktur zumindest teilweise angeordnet ist, einen Stempel. Das weitere Bearbeitungswerkzeugteil, an dem die Prägestruktur zumindest teilweise angeordnet ist, bildet vorzugsweise eine Matrize oder einen Gegenstempel. Es ist jedoch auch denkbar, dass das Bearbeitungswerkzeugteil und das weitere Bearbeitungswerkzeugteil eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Ausgestaltung aufweisen, wie beispielsweise eine Ausgestaltung als Siegelbacken, als Walzen o. dgl. Vorzugsweise wirkt die an dem Bearbeitungswerkzeugteil zumindest teilweise angeordnete Prägestruktur direkt auf eine Außenfläche der zumindest einen Verpackungslage ein und die an dem weiteren Bearbeitungsteil zumindest teilweise angeordnete Prägestruktur wirkt bevorzugt auf eine Außenfläche der weiteren Verpackungslage ein. Bevorzugt ist die Prägestruktur derart an dem Bearbeitungswerkzeugteil und dem weiteren Bearbeitungswerkzeugteil angeordnet, dass diese sich zusammen zur Prägung in den verbundenen Verpackungslagen ergänzen. Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann vorteilhaft eine sichere Verbindung der zumindest zwei auf Zellulosefasermaterial basierenden Verpackungslagen erreicht werden, insbesondere da durch das Prägen ein Ineinandergreifen von Fasern der Verpackungslagen realisierbar ist. Es kann vorteilhaft eine sichere Verbindung der zumindest zwei auf Zellulosefasermaterial basierenden Verpackungslagen mit einem vorteilhaft geringen Steuer- oder Regelaufwand einer Vorrichtung, insbesondere einer Lebensmittelverpackungsanlage oder einer Lebensmittelabfüllanlage, erreicht werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass eine Prägezeit, in der die zumindest eine Verpackungslage der zumindest zwei Verpackungslagen mittels einer Einwirkung des Bearbeitungswerkzeugs auf die zumindest eine Verpackungslage der zumindest zwei Verpackungslagen geprägt wird, kleiner ist als 2,5 s. Bevorzugt ist eine Prägezeit, in der beide Verpackungslagen mittels einer Einwirkung des Bearbeitungswerkzeugs auf beide Verpackungslagen geprägt werden, kleiner als 2,5 s. Insbesondere ist die Prägezeit kleiner als 1,5 s, bevorzugt kleiner als 1 s und besonders bevorzugt kleiner als 0,5 s. Vorzugsweise weist die Prägezeit einen Wert aus einem Wertebereich von 0,2 s bis 2 s auf. Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann vorteilhaft eine sichere Verbindung der zumindest zwei auf Zellulosefasermaterial basierenden Verpackungslagen erreicht werden, insbesondere da durch ein Einwirken der Prägestruktur innerhalb der Prägezeit eine vorteilhafte Verformung der Verpackungslagen und somit vorteilhaft ein Ineinandergreifen von Fasern der Verpackungslagen realisierbar ist. Vorteilhaft kommt es durch den Prägevorgang zu einem Verbinden der Fasern an Verformungsstellen, insbesondere an der Verbindungsstelle.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die zumindest zwei Verpackungslagen, insbesondere im Bereich der Verbindungsstelle der zumindest zwei Verpackungslagen, zu einem Erzeugen einer Verbindung der zumindest zwei Verpackungslagen mittels des Bearbeitungswerkzeugs mit einem Druck von mehr als 1,5 N/mm² beaufschlagt werden. Insbesondere werden die zumindest zwei Verpackungslagen, insbesondere im Bereich der Verbindungsstelle der zumindest zwei Verpackungslagen, zu einem Erzeugen einer Verbindung der zumindest zwei Verpackungslagen mittels des Bearbeitungswerkzeugs mit einem Druck von mehr als 5 N/mm², bevorzugt von mehr als 15 N/mm², besonders bevorzugt von mehr als 30 N/mm² und ganz besonders bevorzugt von weniger als 250 N/mm² beaufschlagt. Bevorzugt werden die zumindest zwei Verpackungslagen, insbesondere im Bereich der Verbindungsstelle der zumindest zwei Verpackungslagen, zu einem Erzeugen einer Verbindung der zumindest zwei Verpackungslagen mittels des Bearbeitungswerkzeugs mit einem Druck beaufschlagt, der einem Wert aus einem Wertebereich von 20 N/mm² bis 100 N/mm² entspricht. Vorzugsweise ist der Druck, mittels dessen die zumindest zwei Verpackungslagen im Bereich der Verbindungsstelle während einer Erzeugung einer Verbindung der zumindest zwei Verpackungslagen mittels des Bearbeitungswerkzeugs beaufschlagt werden, abhängig von einer Kraft, mittels derer das Bearbeitungswerkzeug auf die zumindest zwei Verpackungslagen einwirkt, und von einer Größe einer Fläche der Verbindungsstelle der zumindest zwei Verpackungslagen. Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann vorteilhaft eine sichere Verbindung der zumindest zwei auf Zellulosefasermaterial basierenden Verpackungslagen erreicht werden, insbesondere da durch ein Einwirken des Bearbeitungswerkzeugs ein zuverlässiges Prägen der Verpackungslagen und somit vorteilhaft ein Ineinandergreifen von Fasern der Verpackungslagen realisierbar ist.
Zudem wird vorgeschlagen, dass das Bearbeitungswerkzeug während eines Einwirkens auf die zumindest zwei Verpackungslagen zu einem Verbinden der zumindest zwei Verpackungslagen mit einer Kraft von mehr als 15 kN beaufschlagt wird. Insbesondere wird das Bearbeitungswerkzeug während eines Einwirkens auf die zumindest zwei Verpackungslagen zu einem Verbinden der zumindest zwei Verpackungslagen mit einer Kraft von mehr als 18 kN, bevorzugt von mehr als 20 kN und besonders bevorzugt von weniger als 100 kN beaufschlagt. Vorzugsweise wird die Kraft, mittels derer das Bearbeitungswerkzeug zu einem Verbinden der zumindest zwei Verpackungslagen beaufschlagt wird, überwacht, insbesondere direkt über einen Kraftsensor oder indirekt über eine Ermittlung anhand anderer, einem Fachmann als sinnvoll erscheinender Kenngrößen des Bearbeitungswerkzeugs oder einer das Bearbeitungswerkzeug bewegenden Antriebsvorrichtung, wie beispielsweise eine Presse, ein Hydraulikzylinder, ein Pneumatikzylinder o. dgl. Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann vorteilhaft eine sichere Verbindung und/oder Verzahnung von Fasern der Verpackungslagen während eines Verbindens der zumindest zwei auf Zellulosefasermaterial basierenden Verpackungslagen erreicht werden. Es kann vorteilhaft eine sichere Verbindung der Verpackungslagen erreicht werden, insbesondere da durch ein Einwirken des Bearbeitungswerkzeugs eine zuverlässige Verteilung eines zur Befeuchtung der Verpackungslagen vorgesehenen Mediums erreicht werden kann und somit vorteilhaft ein Ineinandergreifen von Fasern der Verpackungslagen realisierbar ist.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt, insbesondere vor einem Prägen, zumindest eine Verpackungslage der zumindest zwei Verpackungslagen im Bereich der Verbindungsstelle befeuchtet wird, insbesondere mit Wasser oder mit zumindest einem Zusatz, insbesondere Zucker, Stärke, Tensiden o. dgl., versetztem Wasser. Alternativ werden in zumindest einem Verfahrensschritt, insbesondere vor einem Prägen, die zumindest zwei Verpackungslagen im Bereich der Verbindungsstelle befeuchtet, insbesondere mit Wasser oder mit Zusätzen, insbesondere Zucker, Stärke, Tensiden o. dgl., versetztem Wasser. Ein Befeuchten der zumindest einen Verpackungslage der zumindest zwei Verpackungslagen, insbesondere beider Verpackungslagen, kann durch ein Besprühen, ein Bedampfen, ein Walzen, ein Wasserbad oder durch eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Möglichkeit realisiert werden. Vorzugsweise wird Wasser oder ein mit zumindest einem Zusatz versetztes Wasser mittels einer Befeuchtungsvorrichtung im Bereich der Verbindungsstelle auf die zumindest eine Verpackungslage der zumindest zwei Verpackungslagen oder auf beide Verpackungslagen aufgebracht oder zwischen die beiden Verpackungslagen eingebracht. Die Befeuchtungsvorrichtung kann getrennt von dem Bearbeitungswerkzeug ausgebildet sein oder zumindest teilweise in das Bearbeitungswerkzeug integriert sein. Das Wasser oder das mit zumindest einem Zusatz versetzte Wasser ist vorzugsweise als Weichmacher oder zu einem Aufweichen oder zu einem Anlösen von Stoffbestandteilen der auf Zellulosefasermaterial basierenden Verpackungslage, insbesondere Verpackungslagen, vorgesehen. Insbesondere ist das Wasser oder das mit zumindest einem Zusatz versetzte Wasser als Weichmacher oder zu einem Aufweichen oder zu einem Anlösen der Stoffbestandteile der Faserstoffe, wie Zellstoff, Altpapierstoff oder Holzstoff, vorgesehen. Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann vorteilhaft eine sichere Verzahnung von Fasern der Verpackungslagen während eines Verbindens der zumindest zwei auf Zellulosefasermaterial basierenden Verpackungslagen erreicht werden, insbesondere da durch ein Einwirken des Bearbeitungswerkzeugs eine zuverlässige Verteilung des zur Befeuchtung der Verpackungslagen vorgesehenen Mediums erreicht werden kann und somit vorteilhaft ein Ineinandergreifen von Fasern der Verpackungslagen realisierbar ist.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das Bearbeitungswerkzeug und/oder die zumindest zwei Verpackungslagen während eines Verbindens der zumindest zwei Verpackungslagen eine Temperatur von weniger als 250 °C, insbesondere von weniger als 200 °C, aufweisen/aufweist. Vorzugsweise werden/wird das Bearbeitungswerkzeug und/oder die zumindest zwei Verpackungslagen vor einem Verbinden der zumindest zwei Verpackungslagen auf eine Temperatur von weniger als 250 °C, insbesondere von weniger als 200 °C, aufgeheizt. Insbesondere weisen das Bearbeitungswerkzeug und/oder die zumindest zwei Verpackungslagen während eines Verbindens der zumindest zwei Verpackungslagen eine Temperatur von weniger als 200 °C, bevorzugt von weniger als 150 °C, besonders bevorzugt von weniger als 100 °C und ganz besonders bevorzugt von mehr als 10 °C auf. Vorzugsweise weisen/weist das Bearbeitungswerkzeug und/oder die zumindest zwei Verpackungslagen während eines Verbindens eine Temperatur mit einem Wert aus einem Wertebereich von 15 °C bis 200 °C auf. Bevorzugt werden die zumindest zwei Verpackungslagen, insbesondere nach einem Befeuchten mit Wasser oder mit zumindest einem Zusatz versetztem Wasser und nach einem Aufheizen, mittels eines Einwirkens des Bearbeitungswerkzeugs auf die zumindest zwei Verpackungslagen geprägt und miteinander verbunden. Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann vorteilhaft eine sichere Verzahnung von Fasern der Verpackungslagen während eines Verbindens der zumindest zwei auf Zellulosefasermaterial basierenden Verpackungslagen erreicht werden, insbesondere da durch ein Erwärmen des Bearbeitungswerkzeugs und/oder der Verpackungslagen eine vorteilhaft gleichmäßige Verteilung des zur Befeuchtung vorgesehenen Mediums in den Verpackungslagen erreicht werden kann.
Zudem geht die Erfindung aus von einem, insbesondere von dem bereits zuvor genannten, Bearbeitungswerkzeug, insbesondere von einem Siegelwerkzeug oder von einem Fügewerkzeug, zu einem Verbinden von zumindest zwei auf Zellulosefasermaterial basierenden Verpackungslagen, insbesondere Verpackungspapierlagen, miteinander gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren, mit zumindest einem Bearbeitungswerkzeugteil, insbesondere mit zumindest einem Siegelwerkzeugteil. Es wird vorgeschlagen, dass das Bearbeitungswerkzeug eine, insbesondere die bereits zuvor genannte, Prägestruktur umfasst, die zumindest teilweise an dem Bearbeitungswerkzeugteil, insbesondere an dem Siegelwerkzeugteil, angeordnet ist. Die Prägestruktur kann jegliche einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Ausgestaltung aufweisen, wie beispielsweise eine Ausgestaltung mit parallel angeordneten Prägelinien, eine Ausgestaltung mit gekreuzt angeordneten Prägelinien, eine Ausgestaltung als Wabenprägestruktur o. dgl. Vorzugsweise umfasst das Bearbeitungswerkzeug, insbesondere das Bearbeitungswerkzeugteil, einen Fortsatz, an dem die Prägestruktur angeordnet ist. Der Fortsatz weist vorzugsweise einen polygonalen Querschnitt auf. Es ist jedoch auch denkbar, dass der Fortsatz einen kreissektorförmigen, insbesondere einen halbkreisförmigen, Querschnitt oder einen anderen, einem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Querschnitt aufweist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann vorteilhaft ein Bearbeitungswerkzeug zur Verfügung gestellt werden, das eine sichere Verbindung der zumindest zwei auf Zellulosefasermaterial basierenden Verpackungslagen ermöglichen kann, insbesondere da durch das Prägen ein Ineinandergreifen von Fasern der Verpackungslagen realisierbar ist. Es kann vorteilhaft ein kostengünstiges Bearbeitungswerkzeug zu einer Verbindung der zumindest zwei auf Zellulosefasermaterial basierenden Verpackungslagen realisiert werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Bearbeitungswerkzeug zumindest ein weiteres Bearbeitungswerkzeugteil, insbesondere zumindest ein weiteres Siegelwerkzeugteil, umfasst, das zu einem Prägen der zumindest zwei Verpackungslagen im Bereich einer Verbindungsstelle der zumindest zwei Verpackungslagen mit dem Bearbeitungswerkzeugteil, insbesondere mit dem Siegelwerkzeugteil, zusammenwirkt, wobei die Prägestruktur zumindest teilweise an dem Bearbeitungswerkzeugteil, insbesondere an dem Siegelwerkzeugteil, und zumindest teilweise an dem weiteren Bearbeitungswerkzeugteil, insbesondere an dem weiteren Siegelwerkzeugteil, angeordnet ist oder wobei die Prägestruktur, insbesondere vollständig, an dem Bearbeitungswerkzeugteil, insbesondere an dem Siegelwerkzeugteil, angeordnet ist und das weitere Bearbeitungswerkzeugteil, insbesondere das weitere Siegelwerkzeugteil, ein Verformungselement, das elastisch ausgebildet ist, aufweist. Bevorzugt sind das Bearbeitungswerkzeugteil und das weitere Bearbeitungswerkzeugteil relativ zueinander beweglich gelagert, insbesondere translatorisch und/oder rotatorisch. Vorzugsweise weist das weitere Bearbeitungswerkzeugteil, insbesondere bei einer zumindest teilweisen Anordnung der Prägestruktur an dem weiteren Bearbeitungswerkzeugteil, eine zum Bearbeitungswerkzeugteil komplementäre Ausgestaltung auf. Bevorzugt umfasst das weitere Bearbeitungswerkzeugteil, insbesondere bei einer zumindest teilweisen Anordnung der Prägestruktur an dem weiteren Bearbeitungswerkzeugteil, zumindest eine Aufnahme, die komplementär zum Fortsatz des Bearbeitungswerkzeugteils ausgebildet ist. Die Aufnahme ist beispielsweise rinnenförmig ausgebildet. Der Fortsatz des Bearbeitungswerkzeugteils greift vorzugsweise während eines Verbindens der zumindest zwei Verpackungslagen in die Aufnahme des weiteren Bearbeitungswerkzeugteils ein. Vorzugsweise werden die zumindest zwei Verpackungslagen zu einem Verbinden mittels des Fortsatzes des Bearbeitungswerkzeugteils in die Aufnahme des weiteren Bearbeitungswerkzeugteils hineingedrückt und/oder hineinverformt. Es ist jedoch auch denkbar, dass das Bearbeitungswerkzeugteil und das weitere Bearbeitungswerkzeugteil als rotierend gelagerte Walzen ausgebildet sind, wobei die Prägestruktur zumindest teilweise an einer Außenfläche des Bearbeitungswerkzeugteils und/oder an einer Außenfläche des weiteren Bearbeitungswerkzeugteils angeordnet ist. Insbesondere sind das Bearbeitungswerkzeugteil und das weitere Bearbeitungswerkzeugteil bei einer Ausgestaltung als Walzen zusätzlich translatorisch relativ zueinander beweglich gelagert, insbesondere um eine Spaltstärke zwischen dem Bearbeitungswerkzeugteil und dem weiteren Bearbeitungswerkzeugteil einstellbar zu gestalten. Vorzugsweise werden die zumindest zwei Verpackungslagen zu einem Verbinden zwischen dem Bearbeitungswerkzeugteil und dem weiteren Bearbeitungswerkzeugteil hindurchbewegt, während die Prägestruktur auf die zumindest zwei Verpackungslagen einwirkt. Es ist auch denkbar, dass die Prägestruktur vollständig an dem Bearbeitungswerkzeugteil angeordnet ist und an dem weiteren Bearbeitungswerkzeugteil, insbesondere in der Aufnahme oder an der Außenfläche, das elastisch ausgebildete Verformungselement angeordnet ist. Das Verformungselement kann beispielsweise als ein Elastomer oder als ein anderes, einem Fachmann als sinnvoll erscheinendes elastisch verformbares Element ausgebildet sein. Vorzugsweise verformt sich das Verformungselement unter einer Einwirkung des Bearbeitungswerkzeugteils, insbesondere der Prägestruktur auf die zwischen dem Bearbeitungswerkzeugteil und dem weiteren Bearbeitungswerkzeugteil angeordneten Verpackungslagen, elastisch. Das Verformungselement kann einteilig mit dem weiteren Bearbeitungswerkzeugteil ausgebildet sein oder abnehmbar an dem weiteren Bearbeitungswerkzeugteil angeordnet, insbesondere befestigt, sein. Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann vorteilhaft ein Bearbeitungswerkzeug zur Verfügung gestellt werden, das eine sichere Verbindung der zumindest zwei auf Zellulosefasermaterial basierenden Verpackungslagen ermöglichen kann, insbesondere da durch ein Einwirken der Prägestruktur auf die zwischen dem Bearbeitungswerkzeugteil und dem weiteren Bearbeitungswerkzeugteil angeordneten Verpackungslagen ein Ineinandergreifen von Fasern der Verpackungslagen realisierbar ist. Es kann vorteilhaft ein kostengünstiges Bearbeitungswerkzeug zu einer Verbindung der zumindest zwei auf Zellulosefasermaterial basierenden Verpackungslagen realisiert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren und/oder das erfindungsgemäße Bearbeitungswerkzeug sollen/soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können/kann das erfindungsgemäße Verfahren und/oder das erfindungsgemäße Bearbeitungswerkzeug zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten sowie Verfahrensschritten abweichende Anzahl aufweisen. Zudem sollen bei den in dieser Offenbarung angegebenen Wertebereichen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als offenbart und als beliebig einsetzbar gelten.
Zeichnungen
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:

1 eine Produktionsanlage, insbesondere Lebensmittelverpackungsanlage oder Lebensmittelabfüllanlage mit einem erfindungsgemäßen Bearbeitungswerkzeug zu einem Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer schematischen Darstellung,
2 eine Detailansicht des erfindungsgemäßen Bearbeitungswerkzeugs in einer schematischen Darstellung,
3 einen schematischen Verfahrensablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens,
4 eine Erstverpackung, die aus zumindest zwei auf Zellulosefasermaterial basierenden Verpackungslagen, die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens miteinander verbunden sind, hergestellt ist, in einer schematischen Darstellung und
5 eine Detailansicht eines alternativen erfindungsgemäßen Bearbeitungswerkzeugs in einer schematischen Darstellung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt eine Produktionsanlage 36, die beispielsweise als eine Lebensmittelverpackungsanlage oder als eine Lebensmittelabfüllanlage ausgebildet ist. Die Produktionsanlage 36 umfasst eine Vorrichtung zu einer Herstellung von Verpackungen, insbesondere Erstverpackungen 46 (vgl. 4), für Lebensmittel. Die Vorrichtung umfasst zumindest ein Bearbeitungswerkzeug 22 (vgl. 2) zu einem Durchführen eines Verfahrens 10 (vgl. 3) zu einem Verbinden von zumindest zwei auf Zellulosefasermaterial basierenden Verpackungslagen 12, 14, insbesondere Verpackungspapierlagen (vgl. 2). Es ist jedoch auch denkbar, dass die Vorrichtung oder das Bearbeitungswerkzeug 22 als eigenständige Vorrichtung bzw. als eigenständiges Werkzeug ausgebildet ist, die/das unabhängig von der Produktionsanlage 36 betreibbar ist.
2 zeigt eine schematische Darstellung des Bearbeitungswerkzeugs 22, wobei die zumindest zwei Verpackungslagen 12, 14 zu einem Verbinden miteinander in dem Bearbeitungswerkzeug 22, insbesondere zwischen einem Bearbeitungswerkzeugteil 30 und einem weiteren Bearbeitungswerkzeugteil 32 des Bearbeitungswerkzeugs 22 angeordnet sind. Das Bearbeitungswerkzeug 22 ist zu einem leim- und/oder klebstofffreien Verbinden der zumindest zwei auf Zellulosefasermaterial basierenden Verpackungslagen 12, 14 vorgesehen. Das Bearbeitungswerkzeug 22 ist bevorzugt dazu vorgesehen, die zumindest zwei auf Zellulosefasermaterial basierenden Verpackungslagen 12, 14 infolge einer Druckausübung auf die Verpackungslagen 12, 14 im Bereich einer Verbindungsstelle 18 der Verpackungslagen 12, 14 miteinander zu verbinden. Das Bearbeitungswerkzeug 22 weist vorzugsweise das Bearbeitungswerkzeugteil 30 und zumindest das weitere Bearbeitungswerkzeugteil 32 auf, zwischen denen die zumindest zwei Verpackungslagen 12, 14 zu einem Verbinden miteinander anordenbar sind. Das Bearbeitungswerkzeug 22 ist vorzugsweise als Siegelwerkzeug ausgebildet. Es ist jedoch auch denkbar, dass das Bearbeitungswerkzeug 22 eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Ausgestaltung aufweist, die zu einem Verbinden der zumindest zwei auf Zellulosefasermaterial basierenden Verpackungslagen 12, 14 nutzbar ist. Bevorzugt ist das Bearbeitungswerkzeugteil 30 als Stempel ausgebildet. Vorzugsweise ist das weitere Bearbeitungswerkzeugteil 32 als Matrize oder als Negativform ausgebildet, in die das Bearbeitungswerkzeugteil 30 zumindest teilweise hineinbewegbar ist. Das Bearbeitungswerkzeugteil 30 und das weitere Bearbeitungswerkzeugteil 32 sind bevorzugt relativ zueinander beweglich gelagert, insbesondere translatorisch relativ zueinander beweglich gelagert. Es ist denkbar, dass das Bearbeitungswerkzeugteil 30 und das weitere Bearbeitungswerkzeugteil 32 jeweils einzeln mit einer Antriebseinheit antreibbar sind oder dass das Bearbeitungswerkzeugteil 30 mittels einer Antriebseinheit relativ zum weiteren Bearbeitungswerkzeugteil 32 antreibbar ist, während das weitere Bearbeitungswerkzeugteil 32 ortsfest fixiert ist. Es ist zudem auch denkbar, dass das Bearbeitungswerkzeugteil 30 und das weitere Bearbeitungswerkzeugteil 32 als Walzen oder als Rollen, insbesondere als Siegelwalzen oder als Siegelrollen, als Fügewalzen oder als Fügerollen, o. dgl., ausgebildet sind, die, insbesondere zusätzlich zu einer translatorisch beweglichen Lagerung, drehbar gelagert sind.
Das Bearbeitungswerkzeug 22 umfasst eine Prägestruktur 20, die zumindest teilweise an dem Bearbeitungswerkzeugteil 30, insbesondere an dem Siegelwerkzeugteil oder an dem Fügewerkzeugteil, angeordnet ist. Die Prägestruktur 20 kann jegliche einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Ausgestaltung aufweisen, wie beispielsweise eine Ausgestaltung mit parallel angeordneten Prägelinien, eine Ausgestaltung mit gekreuzt angeordneten Prägelinien, eine Ausgestaltung als Wabenprägestruktur o. dgl. Vorzugsweise umfasst das Bearbeitungswerkzeugteil 30 einen Fortsatz 38, an dem die Prägestruktur 20 zumindest teilweise angeordnet ist. Der Fortsatz 38 weist bevorzugt einen polygonalen Querschnitt auf. Es ist jedoch auch denkbar, dass der Fortsatz 38 einen kreissektorförmigen, insbesondere einen halbkreisförmigen, Querschnitt oder einen anderen, einem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Querschnitt aufweist.
Das Bearbeitungswerkzeug 22 umfasst das weitere Bearbeitungswerkzeugteil 32, insbesondere das weitere Siegelwerkzeugteil oder das weitere Fügewerkzeugteil, das zu einem Prägen der zumindest zwei Verpackungslagen 12, 14 im Bereich der Verbindungsstelle 18 der zumindest zwei Verpackungslagen 12, 14 mit dem Bearbeitungswerkzeugteil 30, insbesondere mit dem Siegelwerkzeugteil, zusammenwirkt, wobei die Prägestruktur 20 zumindest teilweise an dem Bearbeitungswerkzeugteil 30 und zumindest teilweise an dem weiteren Bearbeitungswerkzeugteil 32 angeordnet ist. Vorzugsweise weist das weitere Bearbeitungswerkzeugteil 32, insbesondere bei einer zumindest teilweisen Anordnung der Prägestruktur 20 an dem weiteren Bearbeitungswerkzeugteil 32, eine zum Bearbeitungswerkzeugteil 30 komplementäre Ausgestaltung auf. Bevorzugt umfasst das weitere Bearbeitungswerkzeugteil 32, insbesondere bei einer zumindest teilweisen Anordnung der Prägestruktur 20 an dem weiteren Bearbeitungswerkzeugteil 32, zumindest eine Aufnahme 40, die komplementär zum Fortsatz 38 des Bearbeitungswerkzeugteils 30 ausgebildet ist. Die Aufnahme 40 ist beispielsweise rinnenförmig ausgebildet. Die Prägestruktur 20 ist zumindest teilweise an der Aufnahme 40 angeordnet. Der Fortsatz 38 des Bearbeitungswerkzeugteils 30 greift vorzugsweise während eines Verbindens der zumindest zwei Verpackungslagen 12, 14 in die Aufnahme 40 des weiteren Bearbeitungswerkzeugteils 32 ein. Vorzugsweise werden die zumindest zwei Verpackungslagen 12, 14 zu einem Verbinden mittels des Fortsatzes 38 des Bearbeitungswerkzeugteils 30 im Bereich der Verbindungsstelle 18 der zumindest zwei Verpackungslagen 12, 14 in die Aufnahme 40 des weiteren Bearbeitungswerkzeugteils 32 hineingedrückt und/oder hineinverformt. Vorzugsweise werden die zumindest zwei Verpackungslagen 12, 14 infolge eines Hindrückens in die Aufnahme 40 mittels des Fortsatzes 38 durch die Prägestruktur 20, die teilweise an dem Fortsatz 38 und teilweise an der Aufnahme 40 angeordnet ist, geprägt. Vorzugsweise werden die zumindest zwei Verpackungslagen 12, 14, insbesondere zusätzlich zu einer Prägung, dreidimensional mittels eines Zusammenwirkens des Fortsatzes 38 und der Aufnahme 40 verformt.
3 zeigt einen schematischen Verfahrensablauf des Verfahrens 10 zu einem Verbinden der zumindest zwei auf Zellulosefasermaterial basierenden Verpackungslagen 12, 14 miteinander, insbesondere frei von einem Klebstoff oder frei von einem Leim. Die Verpackungslagen 12, 14 sind vorzugsweise als Verpackungspapierlagen ausgebildet. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Verpackungslagen 12, 14 als Verpackungskartonlagen, als Verpackungspapplagen, als Verpackungspapiervlieslagen oder als andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende auf Zellulosefasermaterial basierenden Verpackungslagen ausgebildet sind. Vorzugsweise sind die Verpackungslagen 12, 14 polymerfrei ausgebildet. Insbesondere sind die Verpackungslagen 12, 14 frei von einer thermoplastischen Schicht oder einer sonstigen, einem Fachmann bereits bekannten Siegelschicht oder Fügeschicht ausgebildet. Die Verpackungslagen 12, 14 werden mittels des Verfahrens 10 bevorzugt frei von einem Klebstoff oder frei von einem Leim miteinander verbunden, insbesondere infolge eines Einwirkens, insbesondere einer Druckausübung, des Bearbeitungswerkzeugs 22 auf die Verpackungslagen 12, 14 im Bereich der Verbindungsstelle 18 der Verpackungslagen 12, 14. Vorzugsweise werden die Verpackungslagen 12, 14 mittels des Bearbeitungswerkzeugs 22 derart miteinander verbunden, dass aus den Verpackungslagen 12, 14 Erstverpackungen 46 (vgl. 4) herstellbar sind. Vorzugsweise wird während des Verbindens der zumindest zwei Verpackungslagen 12, 14, insbesondere mittels des Bearbeitungswerkzeugs 22, zumindest eine Verbindungsnaht 50 (vgl. 4), insbesondere zumindest eine Kopf-, Quer- und/oder Längssiegel- oder Fügenaht, der Erstverpackung 46 erzeugt. Es ist jedoch auch denkbar, dass andere Arten von Verpackungen mittels eines Verbindens der zumindest zwei Verpackungslagen 12, 14 herstellbar sind.
Das Verfahren 10 zu einem Verbinden der zumindest zwei auf Zellulosefasermaterial basierenden Verpackungslagen 12, 14 umfasst vorzugsweise zumindest einen Verfahrensschritt 16, in dem zumindest eine Verpackungslage 12, 14 der zumindest zwei Verpackungslagen 12, 14 im Bereich der Verbindungsstelle 18 der zumindest zwei Verpackungslagen 12, 14 mittels des die Prägestruktur 20 umfassenden Bearbeitungswerkzeugs 22, insbesondere des Siegelwerkzeugs, geprägt wird. Es ist denkbar, dass die zumindest eine Verpackungslage 12, 14 der zumindest zwei Verpackungslagen 12, 14 im Bereich der Verbindungsstelle 18 während eines Verbindens oder vor einem Verbinden mittels des Bearbeitungswerkzeugs 22 geprägt wird. Bevorzugt werden die zumindest zwei, insbesondere beide, Verpackungslagen 12, 14 im Bereich der Verbindungsstelle 18 der zumindest zwei Verpackungslagen 12, 14 mittels des die Prägestruktur 20 umfassenden Bearbeitungswerkzeugs 22 geprägt. Vorzugsweise wird mittels des Bearbeitungswerkzeugs 22 eine Prägung, insbesondere ein Prägemuster, im Bereich der Verbindungsstelle 18 der zumindest zwei Verpackungslagen 12, 14 in die zumindest zwei Verpackungslagen 12, 14 eingebracht. Bevorzugt werden die zumindest zwei Verpackungslagen 12, 14 während eines Verbindens mittels des Bearbeitungswerkzeugs 22 gemeinsam geprägt. Die Prägestruktur 20 wirkt vorzugsweise von zwei Seiten 24, 26 (vgl. auch 2) auf die zumindest eine Verpackungslage 12, 14 der zumindest zwei Verpackungslagen 12, 14, insbesondere auf beide Verpackungslagen 12, 14, ein. Vorzugsweise wirkt die Prägestruktur 20 bei einem Einbringen der Prägung während eines Verbindens der zumindest zwei Verpackungslagen 12, 14 direkt auf eine Außenfläche 52 der zumindest einen Verpackungslage 12 und direkt auf eine Außenfläche 54 der weiteren Verpackungslage 14 der zumindest zwei Verpackungslagen 12, 14 ein, wobei die Außenfläche 52 der zumindest einen Verpackungslage 12 und die Außenfläche 54 der weiteren Verpackungslage 14 von einander abgewandt ausgerichtet sind (vgl. 2). Vorzugsweise sind beide Verpackungslagen 12, 14 während eines Prägens und während eines Verbindens, insbesondere räumlich, zwischen dem Bearbeitungswerkzeugteil 30 und dem weiteren Bearbeitungswerkzeugteil 32 angeordnet, wobei die Prägestruktur 20 zumindest teilweise an dem Bearbeitungswerkzeugteil 30 und zumindest teilweise an dem weiteren Bearbeitungswerkzeugteil 32 angeordnet ist.
Eine Prägezeit, in der die zumindest eine Verpackungslage 12, 14 der zumindest zwei Verpackungslagen 12, 14 mittels einer Einwirkung des Bearbeitungswerkzeugs 22 auf die zumindest eine Verpackungslage 12, 14 der zumindest zwei Verpackungslagen 12, 14 geprägt wird, ist kleiner als 2,5 s. Bevorzugt ist die Prägezeit, in der beide Verpackungslagen 12, 14 mittels einer Einwirkung des Bearbeitungswerkzeugs 22 auf beide Verpackungslagen 12, 14 geprägt werden, kleiner als 2,5 s. Insbesondere ist die Prägezeit kleiner als 1,5 s, bevorzugt kleiner als 1 s und besonders bevorzugt kleiner als 0,5 s. Vorzugsweise weist die Prägezeit einen Wert aus einem Wertebereich von 0,2 s bis 2 s auf. Die zumindest zwei Verpackungslagen 12, 14 werden, insbesondere im Bereich der Verbindungsstelle 18 der zumindest zwei Verpackungslagen 12, 14, zu einem Erzeugen einer Verbindung der zumindest zwei Verpackungslagen 12, 14 mittels des Bearbeitungswerkzeugs 22 mit einem Druck von mehr als 1,5 N/mm² beaufschlagt, insbesondere während der Prägezeit. Das Bearbeitungswerkzeug 22 wird während eines Einwirkens auf die zumindest zwei Verpackungslagen 12, 14 zu einem Verbinden der zumindest zwei Verpackungslagen 12, 14 mit einer Kraft von mehr als 15 kN beaufschlagt, insbesondere während der Prägezeit.
Das Verfahren 10 weist zumindest einen, insbesondere vorhergehenden, Verfahrensschritt 28 auf, der insbesondere vor einem Prägen durchgeführt wird. In dem, insbesondere vorhergehenden, Verfahrensschritt 28 wird zumindest eine Verpackungslage 12, 14 der zumindest zwei Verpackungslagen 12, 14 im Bereich der Verbindungsstelle 18 mit einem Medium 56 (vgl. 2) befeuchtet. Bevorzugt ist das Medium 56 als Wasser oder als mit zumindest einem Zusatz, insbesondere Zucker, Stärke, Tensiden o. dgl., versetztes Wasser ausgebildet. Ein Befeuchten der zumindest einen Verpackungslage 12, 14 der zumindest zwei Verpackungslagen 12, 14, insbesondere beider Verpackungslagen 12, 14, kann durch ein Besprühen, ein Bedampfen, ein Walzen, ein Wasserbad oder durch eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Möglichkeit realisiert werden. Vorzugsweise wird das Medium 56 mittels einer Befeuchtungsvorrichtung 58 (vgl. 2) der Produktionsanlage 36 im Bereich der Verbindungsstelle 18 auf die zumindest eine Verpackungslage 12, 14 der zumindest zwei Verpackungslagen 12, 14 oder auf beide Verpackungslagen 12, 14 aufgebracht oder zwischen die beiden Verpackungslagen 12, 14 eingebracht. Die Befeuchtungsvorrichtung 58 kann getrennt von dem Bearbeitungswerkzeug 22 ausgebildet sein oder zumindest teilweise in das Bearbeitungswerkzeug 22 integriert sein.
Das Verfahren 10 weist zumindest einen, insbesondere an das Befeuchten anschließenden, Verfahrensschritt 60 auf. Vorzugsweise wird der, insbesondere an das Befeuchten anschließende, Verfahrensschritt 60 vor einem Prägen durchgeführt. In dem, insbesondere an das Befeuchten anschließenden, Verfahrensschritt 60 wird das Bearbeitungswerkzeug 22 und/oder die zumindest zwei Verpackungslagen 12, 14 erwärmt, insbesondere mittels einer Erwärmungsvorrichtung (hier nicht näher dargestellt) der Produktionsanlage 36. Die Erwärmungsvorrichtung kann getrennt von dem Bearbeitungswerkzeug 22 ausgebildet sein oder zumindest teilweise in das Bearbeitungswerkzeug 22 integriert sein. Das Bearbeitungswerkzeug 22 und/oder die zumindest zwei Verpackungslagen 12, 14 weisen/weist während eines Verbindens der zumindest zwei Verpackungslagen 12, 14 eine Temperatur von weniger als 250 °C, insbesondere von weniger als 200 °C, auf.
Nach einem Verbinden der zumindest zwei Verpackungslagen 12, 14 mittels eines Einwirkens des Bearbeitungswerkzeugs 22, insbesondere der Prägestruktur 20, auf die Verbindungsstelle 18 der zumindest zwei Verpackungslagen 12, 14 sind weitere Verfahrensschritte 62, 64 des Verfahrens 10 denkbar, in dem die verbundenen Verpackungslagen 12, 14 beispielsweise in einem der weiteren Verfahrensschritte 62, 64 gefaltet werden oder gedreht werden und anschließend gefaltet werden, um eine Erstverpackung 46 herzustellen. Beispielsweise ist auch denkbar, dass in einem der weiteren Verfahrensschritte 62, 64, insbesondere nach dem Verbinden und Prägen der Verpackungslagen 12, 14, ein Befüllen der Erstverpackung 46 mit Produkten, insbesondere mit Lebensmitteln, erfolgt und daran anschließend eine Verbindung von Bereichen der Erstverpackung 46 mittels eines analog zum Bearbeitungswerkzeugs 22 arbeitenden und/oder ausgebildeten weiteren Bearbeitungswerkzeugs (hier nicht näher dargestellt) erfolgt.
In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt. Die nachfolgende Beschreibung zur 5 und die 5 selbst beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung des anderen Ausführungsbeispiels, insbesondere der 1 bis 4, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in der 5 ein Apostroph angefügt.
5 zeigt ein alternatives Bearbeitungswerkzeug 22' zu einem Verbinden von zumindest zwei auf Zellulosefasermaterial basierenden Verpackungslagen (hier nicht näher dargestellt) miteinander gemäß dem in 3 dargestellten Verfahren 10. Das Bearbeitungswerkzeug 22' umfasst zumindest ein Bearbeitungswerkzeugteil 30' und eine Prägestruktur 20', die zumindest teilweise an dem Bearbeitungswerkzeugteil 30' angeordnet ist. Die Prägestruktur 20' ist insbesondere vollständig an dem Bearbeitungswerkzeugteil 30' angeordnet. Vorzugsweise umfasst das Bearbeitungswerkzeug 22' ein weiteres Bearbeitungswerkzeugteil 32', das zu einem Prägen der zumindest zwei Verpackungslagen im Bereich einer Verbindungsstelle (hier nicht näher dargestellt) der zumindest zwei Verpackungslagen mit dem Bearbeitungswerkzeugteil 30', insbesondere Siegelwerkzeugteil, zusammenwirkt. An dem weiteren Bearbeitungswerkzeugteil 32' ist ein Verformungselement 34', das elastisch ausgebildet ist, angeordnet. Das Verformungselement 34' kann beispielsweise als ein Elastomer oder als ein anderes, einem Fachmann als sinnvoll erscheinendes elastisch verformbares Element ausgebildet sein. Vorzugsweise verformt sich das Verformungselement 34' unter einer Einwirkung des Bearbeitungswerkzeugteils 30', insbesondere der Prägestruktur 20' auf die zwischen dem Bearbeitungswerkzeugteil 30' und dem weiteren Bearbeitungswerkzeugteil 32' angeordneten Verpackungslagen, elastisch. Das Verformungselement 34' kann einteilig mit dem weiteren Bearbeitungswerkzeugteil 32' ausgebildet sein oder abnehmbar an dem weiteren Bearbeitungswerkzeugteil 32' angeordnet, insbesondere befestigt sein. Vorzugsweise ist das Verformungselement 34' an einer Aufnahme 40' des weiteren Bearbeitungswerkzeugteils 32' angeordnet. Vorzugweise wirkt die Prägestruktur 20', insbesondere während eines Prägens der zumindest einen Verpackungslage und/oder während eines Verbindens der zumindest zwei Verpackungslagen, zumindest von einer Seite auf die zumindest eine Verpackungslage der zumindest zwei Verpackungslagen, insbesondere auf beide Verpackungslagen, ein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015223070 A1 [0001]

Claims

Verfahren zu einem Verbinden von zumindest zwei auf Zellulosefasermaterial basierenden Verpackungslagen (12, 14), insbesondere Verpackungspapierlagen, miteinander, insbesondere frei von einem Klebstoff oder frei von einem Leim, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt (16) zumindest eine Verpackungslage (12, 14) der zumindest zwei Verpackungslagen (12, 14) im Bereich einer Verbindungsstelle (18) der zumindest zwei Verpackungslagen (12, 14) mittels eines eine Prägestruktur (20) umfassenden Bearbeitungswerkzeugs, insbesondere Siegelwerkzeugs, geprägt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prägestruktur (20) zumindest von einer Seite (24) auf die zumindest eine Verpackungslage (12, 14) der zumindest zwei Verpackungslagen (12, 14), insbesondere auf beide Verpackungslagen (12, 14), einwirkt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Prägestruktur (20) von zwei Seiten (24, 26) auf die zumindest eine Verpackungslage (12, 14) der zumindest zwei Verpackungslagen (12, 14), insbesondere auf beide Verpackungslagen (12, 14), einwirkt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Prägezeit, in der die zumindest eine Verpackungslage (12, 14) der zumindest zwei Verpackungslagen (12, 14) mittels einer Einwirkung des Bearbeitungswerkzeugs auf die zumindest eine Verpackungslage (12, 14) der zumindest zwei Verpackungslagen (12, 14) geprägt wird, kleiner ist als 2,5 s.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Verpackungslagen (12, 14), insbesondere im Bereich der Verbindungsstelle (18) der zumindest zwei Verpackungslagen (12, 14), zu einem Erzeugen einer Verbindung der zumindest zwei Verpackungslagen (12, 14) mittels des Bearbeitungswerkzeugs mit einem Druck von mehr als 1,5 N/mm² beaufschlagt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungswerkzeug während eines Einwirkens auf die zumindest zwei Verpackungslagen (12, 14) zu einem Verbinden der zumindest zwei Verpackungslagen (12, 14) mit einer Kraft von mehr als 15 kN beaufschlagt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt (28), insbesondere vor einem Prägen, zumindest eine Verpackungslage (12, 14) der zumindest zwei Verpackungslagen (12, 14) im Bereich der Verbindungsstelle (18) befeuchtet wird, insbesondere mit Wasser oder mit zumindest einem Zusatz, insbesondere Zucker, Stärke, Tensiden o. dgl., versetztem Wasser.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungswerkzeug und/oder die zumindest zwei Verpackungslagen (12, 14) während eines Verbindens der zumindest zwei Verpackungslagen (12, 14) eine Temperatur von weniger als 250 °C, insbesondere von weniger als 200 °C, aufweisen/aufweist.
Bearbeitungswerkzeug, insbesondere Siegelwerkzeug, zu einem Verbinden von zumindest zwei auf Zellulosefasermaterial basierenden Verpackungslagen (12, 14), insbesondere Verpackungspapierlagen, miteinander gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit zumindest einem Bearbeitungswerkzeugteil (30), insbesondere Siegelwerkzeugteil, gekennzeichnet durch eine Prägestruktur (20), die zumindest teilweise an dem Bearbeitungswerkzeugteil (30), insbesondere Siegelwerkzeugteil, angeordnet ist.
Bearbeitungswerkzeug nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch zumindest ein weiteres Bearbeitungswerkzeugteil (32), insbesondere weiteres Siegelwerkzeugteil, das zu einem Prägen der zumindest zwei Verpackungslagen (12, 14) im Bereich einer Verbindungsstelle (18) der zumindest zwei Verpackungslagen (12, 14) mit dem Bearbeitungswerkzeugteil (30), insbesondere Siegelwerkzeugteil, zusammenwirkt, wobei die Prägestruktur (20) zumindest teilweise an dem Bearbeitungswerkzeugteil (30), insbesondere Siegelwerkzeugteil, und zumindest teilweise an dem weiteren Bearbeitungswerkzeugteil (32), insbesondere weiteren Siegelwerkzeugteil, angeordnet ist oder wobei die Prägestruktur (20'), insbesondere vollständig, an dem Bearbeitungswerkzeugteil (30'), insbesondere Siegelwerkzeugteil, angeordnet ist und das weitere Bearbeitungswerkzeugteil (32'), insbesondere weitere Siegelwerkzeugteil, ein Verformungselement (34'), das elastisch ausgebildet ist, aufweist.