DE202017106455U1

DE202017106455U1 - Verpackungssystem zum Verpacken von Stückgut

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Publication number: DE202017106455U1
Application number: DE202017106455.7U
Authority: DE
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2017-03-10
Filing date: 2017-10-25
Publication date: 2017-11-21
Anticipated expiration: 2027-10-26
Also published as: EP3592661A2; WO2018162664A2; WO2018162664A3; DE102017204032A1

Abstract

Verpackungssystem, umfassend oder bestehend aus einer Umverpackung (1) sowie einem Luftpolstersystem (2), das zumindest bereichsweise an den Innenseiten der Umverpackung angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Umverpackung (1) und das Luftpolstersystem (2) aus kompatiblen thermoplastischen Kunststoffen gebildet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verpackungssystem, das eine Umverpackung sowie ein zumindest bereichsweise innenseitig der Umverpackung angebrachtes Luftpolstersystem aufweist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass Umverpackung und Luftpolstersystem aus kompatiblen thermoplastischen Kunststoffen gebildet sind. Zudem wird ein Verfahren zum Verpacken von Stückgut mittels eines erfindungsgemäßen Verpackungssystems beschrieben, wobei Stückgut im Innenraum des Verpackungssystem platziert und das Luftpolstersystem vor, während oder nach Einbringen des Stückguts mit Gas befüllt wird.
Es wird somit ein umweltfreundliches rezyklierfähiges Verpackungssystem vorgeschlagen, das sowohl einen wirksamen Transportschutz bietet als auch bei Nichtgebrauch oder Leertransport flach zusammengelegt werden kann und damit eine dichte Stapelart erzielt werden kann, aus der eine effektive Ausnutzung der Lager- bzw. des Transportvolumens resultiert.
Empfindliches bzw. hochwertiges Packgut benötigt für die Zwecke des Transports oder der Aufbewahrung eine entsprechende Verpackung. Diese Verpackung schützt das Packgut gegen Beschädigungen. Dabei sind nicht nur Oberflächenschäden zu verhindern, sondern auch Schäden die durch Stöße bzw. Aufschlagen entstehen können.
Aus dem Stand der Technik sind vielfältige Verpackungsarten für Gegenstände aller Art bekannt, wobei in der Regel die Verpackungsformen auf die entsprechenden Anforderungen abgestimmt sind. Bisher genutzte Mehrwegverpackungen für Gegenstände beschränken sich in der Regel auf Transportverpackungen wie Paletten, Kisten, Container oder ähnliches.
Verkaufsverpackungen, die an den Endverbraucher ausgeliefert werden, sind vorwiegend Einwegverpackungen und können nur bedingt von diesem wiederverwertet werden. Diese einfachen Verpackungen bestehen aus Kartonage mit Kartoneinsätzen, Schaumstoff- oder Polystyrolschaumeinlagen zum Schutz des Packgutes. Die Einsätze sind meist packgutspezifisch geformt und haben sich in der Praxis bewährt. Ein Problem stellt jedoch die Entsorgung der Verpackung vor allem bei großvolumigen Gütern dar.
Eine weitere Möglichkeit das Packgut beim Transport zu schützen, ist der Einsatz von Füllstoffen, die mit dem Packgut in den Verpackungsraum eingebracht werden. Als Füllstoffe können Kunststoffkügelchen, Verpackungschips oder einfach nur Papierstreifen dienen. Auch ventillose Luftpolsterbeutel, Luftpolsternoppenfolien bzw. matten werden zur Umhüllung des Packgutes eingesetzt.
Neben diesen ventillosen Luftpolsterbeuteln werden auch aufblasbare Polsterelemente verwendet, die aus luft- bzw. gasgefüllten elastischen Kammern bestehen und somit druck- bzw. stoßempfindlichen Güter schützen. Die vorgeschlagenen Polsterelemente sowie die Verpackungsbehälter, die mit solchen aufblasbaren Polsterelementen ausgestattet sind, werden dabei teils als Einweg- teils als Mehrwegprodukte abgebildet.
Mit den bekannten Systemen wird versucht das Verpackungsgut vor mechanischer Beschädigung zu schützen, indem ein Abstand zur Wand der äußeren Verpackung hergestellt wird, wobei eine Dämpfung gegen Stöße bzw. ein Schutz gegen Verrutschen erreicht werden soll.
Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl aufblasbarer Verpackungshilfsmittel bekannt. Beispielhaft angeführt werden an dieser Stelle die Schriften DE-GM 723018 , DE 29 22 635 , DE 40 07 128 , DE-GM 1 890 17 , DE 199 13 410 , DE-GM 91 09 199 , DE-GM 92 10 955 , DE-GM 90 01 604 , DE-GM 201 07 136 , DE-GM 201 08 327 , DE-GM 20 2011 101 074 , EP 0 317 130 , US 3 889 743 , US 4 465 188 , US 5 348 157 und US 5 588 533 die Polsterelemente beschreiben, die einen Luft- bzw. Gaseinlass (Ventil) aufweisen und die aus einer oder mehreren strömungstechnisch miteinander verbundenen Kammern bestehen und für das Ausfüllen von Transportverpackungen verwendet werden bzw. das Transportgut einwickeln/umhüllen.
Weiterhin sind aufblasbare Verpackungen bekannt, die direkt als Transportverpackung eingesetzt werden. So kann beispielhaft die Gebrauchsmusterschrift DE-GM 91 05 966 angeführt werden, die eine aufblasbare Verpackung aus einer Doppelfolie beschreibt, die aus korrespondierenden Kammern besteht, die über ein Ventil mit Luft befüllt werden. Die äußere Folie ist wenig elastisch und dient als Schutz gegen Stöße während die innere Folie sehr elastisch ist und das Packgut einschließt. Die Verpackung kann nach Benutzung entlüftet, zu einer Rolle aufgewickelt und wiederverwendet werden. In der Offenlegungsschrift DE 10 2012 214 862 wird eine Verpackung vorgestellt, die aufblasbare Innen- und Außenpolster aufweist, wobei das Innenpolster das Transportgut fixiert und das Außenpolster zum Abfangen von Stößen dient. Das Gebrauchsmuster DE 20 2010 006 206 U1 beschreibt eine Kunststoffhaube mit innenliegenden Luftkammern („safety bag”), die separat mit Luft befüllt werden.
Neben den oben geschilderten aufblasbaren Verpackungshilfsmitteln bzw. Verpackungen ist eine Vielzahl von Verpackungssystemen bekannt, die über implementierte aufblasbare Polsterungen verfügen. Dabei kann das aufblasbare Polstermaterial lose in den Packraum eingelegt werden oder fest mit der Umverpackung verbunden sein.
Beispielhaft kann das im einfachsten Fall, wie in den Offenlegungsschriften DE 100 34 539 , DE 40 30 919 und DE 10 2014 103 355 dargelegt wird, die Verwendung eines „Ballons” oder „Kissens” sein, welcher/s nach dem Einlegen des Packgutes in einen Umkarton aufgeblasen wird. WO 1994/018091 beschreibt eine Verpackungsvorrichtung bei der der Folienbeutel reversibel mit der Deckelunterseite der Verpackungsbox verbunden ist und über ein Ventil im Deckel auch befüllt wird.
Die Offenlegungsschriften DE 38 13 309 und DE 38 27 858 beschreiben eine solche Verpackungseinheit für eine automatisierte Verpackung von Kommissionsgütern, wobei nach Einbringen und Verschließen der Umverpackung ein innenliegender Kunststoffbeutel von außen aufgeblasen und dann verschweißt wird. Die Verpackungseinheit ist nur für den einmaligen Gebrauch bestimmt.
So wird im Gebrauchsmuster DE-GM 66 09 223 ein kastenförmiger Transportbehälter angeführt, der mit einem oder mehreren volumenveränderbaren Gasbehältern ausgelegt ist, deren Füll- und Entleerungsventil für den jeweiligen Gasbehälter in der Behälterwand angeordnet ist.
Die Offenlegungsschrift DE 40 39 503 beschreibt allgemein ein Konzept eines luftgepolsterten Mehrwegbehälters, der an der gesamten Innenseite mit Luftpolstern ausgestattet ist, die entweder mit der Umverpackung fest verbunden oder lose eingelegt und von außen aufzublasen sind.
Konkret wird ein solches Verpackungssystem in der Gebrauchsmusterschrift DE-GM 92 03 440 vorgestellt, bei der die Wände eines Faltkartons aus einem Kunststoff bestehen bzw. mit selbigem beschichtet sind. Durch Verschweißen mit einem Folienzuschnitt entstehen Kammern, die miteinander verbunden sind und nach dem Zusammenbau des Kartons von außen mittels Ventil mit Luft befüllbar sind.
In den Offenlegungsschriften DE 299 13 840 und EP 0398 345 werden Verpackungsbehälter beschrieben, die als Polsterelemente fest mit der Wand verbundene Foliensäcke aufweisen, die durch Kanäle strömungsführend miteinander verbunden sind.
Eine weitere Schutzverpackung mit aufblasbaren Luftpolsterelementen sowie deren Herstellung wird in der Offenlegungsschrift DE 10 2012 006 398 A1 dargelegt. Dabei werden die Luftpolsterelemente aus einer mehrschichtigen Kunststofffolie mit hoher Durchstoßfestigkeit und Barrierewirkung hergestellt und als Schutzverpackung für Elektronikartikel, Autoersatzteile bzw. Flüssigkeitsgebinde eingesetzt. Die Schutzverpackung ist allerdings nur für den einmaligen Gebrauch konzipiert.
Eine Verpackung, die als Polstermaterial einen aufblasbaren Polymerschaum nutzt, wird in der Offenlegungsschrift DE 41 23 558 beschrieben. Das Polster ist nur mit dem Deckel der Umverpackung verbunden und kann nach dem Entlüften mit der Umverpackung zusammengelegt werden. Nachteilig an dieser Verpackung ist, dass um eine optimale Polsterung bzw. ein minimales Transportvolumen zu erreichen, eine Pump- bzw. Absaugeinrichtung notwendig sind.
Ein Verpackungssystem, das stapelfähig ist, wird in der Offenlegungsschrift DE 10 2013 020 198 A1 vorgeschlagen. Dazu wird ein Transportbehälter aus Polypropylen mit innenliegender aufblasbarer Luftpolsterung verwendet.
Eine Verpackungs- und Versandbox mit integriertem aufblasbaren Schutzballon, die aus einem nicht näher bezeichneten gummiartigen Material, also einem Elastomer besteht, wird in der Gebrauchsmusterschrift DE 90 02834 U1 beschrieben.
Ein Nachteil bestehender Verpackungssysteme ist, dass diese aufgrund unterschiedlicher verwendeter Kunststoffmaterialien oder unzureichender Beständigkeit nicht oder nur schlecht werkstofflich rezyklierbar sind und deshalb energetisch verwertet oder im ungünstigsten Fall deponiert werden müssen.
Nachteilig bei den technischen Lösungen für ein Verpackungssystem gemäß dem Stand der Technik ist weiterhin, dass der äußere Verpackungskörper oftmals über unzureichende mechanische Eigenschaften verfügt, wenn gleichzeitig eine Stapelfähigkeit in Kombination mit dem flexiblen Zusammenlegen der Verpackung gefordert wird, um eine möglichst geringe Lagerkapazität und einen geringen Rückführaufwand zu gewährleisten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verpackungssystem anzugeben, das insbesondere eine hohe Recyclingfähigkeit besitzt, so dass die einzelnen Bestandteile des Verpackungssystems einheitlich, d. h. ohne oder nur mit geringem Trennaufwand wiederverwertet und gegebenenfalls zu einem neuen Verpackungssystem verarbeitet werden können. Zudem soll das Verpackungssystem über ein Luftpolstersystem verfügen, das vorzugsweise eine hohe Durchstoßfestigkeit und Barrierewirkung aufweist und dessen Anordnung der einzelnen Luftkammern so gestaltet ist, dass die Strömungsführung ein leichtes Zusammenlegen erlaubt.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich eines Verpackungssystems mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die jeweilig abhängigen Patentansprüche stellen dabei vorteilhafte Weiterbildungen dar.
Die Erfindung betrifft somit ein Verpackungssystem, umfassend oder bestehend aus einer Umverpackung sowie einem Luftpolstersystem, das zumindest bereichsweise an den Innenseiten der Umverpackung angebracht ist, wobei die Umverpackung und das Luftpolstersystem aus kompatiblen thermoplastischen Kunststoffen gebildet sind.
Der Begriff „kompatibel” wird dabei entsprechend der Definition der „Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry" (Vol. 29, Kapitel „Polymer Blends", 3.2. Compatibility, Wiley VCH, 2012) verstanden. Gelegentlich wird als synonymer Begriff für die Kompatibilität von thermoplastischen Kunststoffen auch der Begriff „Verträglichkeit” angegeben. Dem Fachmann sind hierzu in beispielhaften Tabellen viele Klassen von thermoplastischen Kunststoffen bekannt, die untereinander kompatibel sind und somit für die Zwecke der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können.
Die vorliegende Erfindung betrifft somit das Gebiet der Verpackungen, insbesondere ein Verpackungssystem, welches ein in die Verpackung eingelagertes Packgut schützen und gleichzeitig dem sicheren Transport dienen soll. Das Verpackungssystem ermöglicht Ein- und Mehrwegverpackungen, bevorzugtes Einsatzgebiet sind Mehrwegverpackungen auch im Sinne von Pendelverpackungen. Das Verpackungssystem ist dauerhaft, recyclingfähig und umweltfreundlich.
Die vorliegenden Erfindung betrifft insbesondere ein umweltfreundliches Verpackungssystem aus Kunststoff für Um- und Mehrwertverpackungen das aus einer Umverpackung und einem Luftpolstersystem besteht und diese so ausgewählt werden, dass eine einfache Wiederverwertung mittels werkstofflichem Recycling ohne Trennung der Komponenten erfolgen kann. Dabei kommt der Rezyklierfähigkeit des Verpackungssystems durch werkstoffliches Recycling eine besondere Bedeutung zu. Mischungen verschiedener Polymere sind in der Regel untereinander nicht verträglich, d. h. die resultierenden Eigenschaften wie z. B. die mechanischen Eigenschaften dieser Mischungen sind unzureichend, so dass eine hochwertige Wiederverwendung nicht möglich ist. Die Rezyklierbarkeit der hier vorliegenden Systeme wird dadurch erreicht, dass für die jeweils unterschiedlichen Anforderungen der Umverpackung und des Luftpolstersystems kompatible bzw. verträgliche Polymere und vorzugsweise identische Polymerklassen für beide Anforderungen eingesetzt werden. Z. B. kann eine schlagzäh modifiziertes Polypropylen Spritzgußtype mit einem Polypropylen Folienmaterial kombiniert werden. Analog kann das Folienmaterial und die Umverpackung aus HD-Polyethylen oder das Folienmaterial aus einer Polyamid-6 Folie mit einer Umverpackung aus kurzglasfaserverstärktem Polyamid-6 bestehen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Umverpackung und das Luftpolstersystem aus thermoplastischen Kunststoffen identischer Polymerklassen gebildet.
Das folienbasierte Luftpolstersystem kann durch Extrusion, Gießen, Kalandrieren oder Blasformen gefertigt werden. In einer bevorzugten Ausführung sind die Folien über eine Blasfolienextrusion oder Folienextrusion erhältlich. Die Folien können ggf. auch eine Orientierung aufweisen wie z. B. orientiertes Polypropylen oder biaxial orientiertes Polypropylen. Diese Herstellungsverfahren sind dem Fachmann bekannt und in „Kunststoff-Folien: Herstellung-Eigenschaften-Anwendung" von Joachim Nentwig, Carl Hanser Verlag, 2006, 3. Auflage beschrieben.
In der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verpackungssystems weist das Luftpolstersystem wenigstens eine Gasbarriereschicht, vorzugsweise Luft-, Sauerstoff- und/oder Stickstoff sowie Wasserdampfbarriereschicht auf.
Unter Polymerklassen werden hierbei die verschiedenen, auf unterschiedliche synthetische Methoden hergestellten thermoplastischen Polymere, also beispielsweise durch Koordinationspolymerisation hergestellte Polyolefine oder durch Polykondensation hergestellte Polyester etc. verstanden.
Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die Umverpackung und das Luftpolstersystem aus identischen thermoplastischen Kunststoffen, die ggf. identisch oder unterschiedlich additiviert sein können, gebildet sind. Dies bedeutet, dass beispielsweise sowohl die Umverpackung, als auch das Luftpolstersystem aus dem gleichen thermoplastischen Kunststoff, beispielsweise jeweils aus Polypropylen gebildet sein können. Idealerweise werden hierbei identisch additivierte thermoplastische Kunststoffmaterialien eingesetzt, so dass die gleichen Materialen für die Umverpackung und das Luftpolstersystem eingesetzt werden.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist, dass das Verpackungssystem bestehend aus Umverpackung und Luftpolstersystem recyclingfähig und vorzugsweise sortenrein hergestellt wird und damit die Umweltverträglichkeit nicht nur durch mehrfache Nutzung sondern auch durch die Rezyklierfähigkeit der eingesetzten Materialien verbessert wird. Zur weiteren Verbesserung der Umweltverträglichkeit kann das Verpackungssystem in vollem Umfang aus nachwachsenden Rohstoffen, sog. Biopolymeren, gefertigt werden.
Die Erfindung betrifft insbesondere Verpackungssysteme, deren Umverpackung und/oder das Luftpolstersystem Form vorzugsweise aus thermoplastischen Polymeren, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus

a) Polymere aus Olefinen oder Diolefinen wie z. B. Polyethylen (LDPE, LLDPE, VLDPE, ULDPE, MDPE, HDPE, UHMWPE), Metallocen-PE (m-PE), Polypropylen, Polyisobutylen, Poly-4-methyl-penten-1, Polybutadien, Polyisopren, Polycycloocten, Polyalkylen-Kohlen-monoxid-Copolymere, sowie Copolymere in Form von statistischen oder Blockstrukturen wie z. B. Polypropylen-Polyethylen (EP), EPM oder EPDM, Ethylen-Vinylacetat (EVA), Ethylen-Acryl-ester, wie z. B. Ethylen-Butylacrylat, Ethylen-Acrylsäure und deren Salze (Ionomere), sowie Terpolymere wie z. B. Ethylen-Acrylsäure-Glycidylacrylat, Pfropfpolymere wie z. B. Polypropylen-graft-Malein-säureanhydrid, Polypropylen-graft-Acrylsäure, Polyethylen-graft-Acrylsäure, Polyethylen-Polybutylacrylat-graft-Maleinsäureanhydrid
b) Polystyrol, Polymethylstyrol, Polyvinylnaphthalin, Styrol-Butadien (SB), Styrol-Butadien-Styrol (SBS), Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol (SEBS), Styrol-Ethylen-Propylen-Styrol, Styrolisopren, Styrol-Isopren-Styrol (SIS), Styrolbutadien-acrylnitril (ABS), Styrol-acryl-nitril-acrylat (ASA), Styrol-Ethylen, Styrol-Maleinsäure-an-hydrid-Polymere einschl. entsprechender Pfropfcopolymere wie z. B. Styrol auf Butadien, Maleinsäureanhydrid auf SBS oder SEES, sowie Pfropfcopolymere aus Methylmethacrylat, Styrol-Butadien und ABS (MABS),
c) halogenenthaltende Polymere wie z. B. Polyvinylchlorid (PVC), Polychloropren und Polyvinylidenchlorid (PVDC), Copolymere aus Vinylchlorid und Vinylidenchlorid oder aus Vinylchlorid und Vinylacetat, chloriertes Polyethylen, Polyvinylidenfluorid,
d) Polymere von ungesättigten Estern wie z. B. Polyacrylate und Polymethacrylate wie Polymethylmethacrylat (PMMA), Poly-butyl-acrylat, Polylaurylacrylat, Polystearylacrylat, Polyglycidylacrylat, Polyglycidylmethacrylat, Polyacrylnitril, Polyacryl-amide, Copolymere wie z. B. Polyacrylnitril-Polyalkylacrylat,
e) Polymere aus ungesättigten Alkoholen und Derivaten, wie z. B. Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat, Polyvinylbutyral,
f) Polyacetale, wie z. B. Polyoxymethylen POM) oder Copolymere mit z. B. Butanal,
g) Polyphenylenoxide und Elends mit Polystyrol oder Polyamiden,
h) Polymere von cyclischen Ethern wie z. B. Polyethylenglycol, Polypropylenglycol, Polyethylenoxid, Polypropylenoxid, Polytetrahydrofuran,
i) Polyurethane, aus hydroxyterminierten Polyethern oder Polyestern und aromatischen oder aliphatischen Isocyanaten insbesondere lineare Polyurethane, Polyharnstoffe,
j) Polyamide wie z. B. Polyamid-6, 6.6, 6.10, 4.6, 4.10, 6.12, 12.12, Polyamid 11, Polyamid 12 sowie (teil-)aromatische Polyamide wie z. B. Polyphthalamide, z. B. hergestellt aus Terephthalsäure und/oder Isophthalsäure und aliphatischen Diaminen oder aus aliphatischen Dicarbonsäuren wie z. B. Adipinsäure oder Sebazin–säure und aromatischen Diaminen wie z. B. 1,4- oder 1,3-Diaminobenzol, Blends von unterschiedlichen Polyamiden wie z. B. PA-6 und PA 6.6 bzw. Blends von Polyamiden und Polyolefinen wie z. B. PA/PP
k) Polyimide, Polyamid-imide, Polyetherimide, Polyesterimide, Poly-(ether)ketone, Polysulfone, Polyethersulfone, Polyarylsulfone, Poly-phenylensulfid, Polybenzimidazole, Polyhydantoine,
l) Polyester aus aliphatischen oder aromatischen Dicarbonsäuren und Diolen oder aus Hydroxy-Carbonsäuren wie z. B. Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylenterephthalat (PBT), Polypropylen-terephthalat, Polyethylennaphthylat, Poly-1,4-dimethylol-cyclo-hexanterephthalat, Polyhydroxybenzoat, Polyhydroxynaphthalat, Polymilchsäure (PLA), Polyhydroxybutyrat (PHB), Polyhydroxyvalerat (PHV)
m) Polycarbonate, Polyestercarbonate, sowie Blends wie z. B. PC/ABS, PC/PBT, PC/PET/PBT, PC/PA
n) Cellulosederivate wie z. B. Cellulosenitrat, Celluloseacetat, Cellulosepropionat, Cellulosebutyrat
o) sowie Mischungen, Kombinationen oder Blends aus zwei oder mehr der zuvor genannten Polymere.

Sofern es sich bei den unter a) bis o) angegebenen Polymeren um Copolymere handelt, können diese in Form von statistischen („random”), Block- oder „tapered” Strukturen vorliegen.
Sofern es sich bei den unter a) bis o) angegebenen Polymeren um stereoreguläre Polymere handelt, können diese in Form von isotaktischen, stereotaktischen, aber auch ataktischen Formen oder als Stereoblockcopolymere vorliegen.
Weiterhin können die unter a) bis o) angegebenen Polymere sowohl amorphe als auch (teil-)kristalline Morphologien aufweisen.
Ggf. können die unter a) genannten Polyolefine auch vernetzt vorliegen, z. B. vernetztes Polyethylen, das dann als X-PE bezeichnet wird.
Die genannten Polymeren a) bis o) können dabei nicht nur als Neuware sondern auch in Form von Rezyklaten vorliegen, z. B. als Produktionsabfälle oder aus Wertstoffsammlungen („post-consumer” Rezyklate).
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verpackungssystems werden zur Herstellung der Verpackung thermoplastische Olefin-Homo- oder Copolymere sowie Homo- und Copolyamide eingesetzt.
In einer weiteren Ausführungsform werden zur Herstellung des Verpackungssystems biobasierte Polymere wie Polyethylenfuranat (PEF), Polybutylensuccinat (PBS), auf Pentamethylendiisocyanat (PDI) basierte Polyurethane sowie Polymilchsäure (PLA) eingesetzt.
Die verträglichen thermoplastischen Kunststoffe sind in einer weiter bevorzugten Ausführungsform Rezyklat-Kunststoffe bzw. rezyklierte Kunststoffe. Zur begrifflichen Definition wird hierbei auf die Norm DIN EN 15347:2007 verwiesen, in der der Begriff Kunststoff-Rezyklat festgelegt ist. Diese Definition wird auch zum Zwecke der vorliegenden Erfindung zugrunde gelegt.
Besonders bevorzugt ist der rezyklierte Kunststoff dabei ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus rezyklierten Polyestern, insbesondere rezykliertem Polyethylenterephthalat (rPET), rezykliertem Polybutylenterephthalat (rPBT), rezylkierter Polymilchsäure (rPLA), rezykliertem Polyglycolid und/oder rezykliertem Polycaprolacton; rezyklierten Polyolefinen, insbesondere rezykliertem Polypropylen (rPP), rezykliertem Polyethylen und/oder rezykliertem Polystyrol (rPS); rezykliertem Polyvinylchlorid (rPVC), rezyklierten Polyamiden sowie Mischungen und Kombinationen hiervon.
Für viele Kunststoff-Rezyklate bestehen einschlägige internationale Normen. Für PET-Kunststoff-Rezyklate ist beispielsweise die DIN EN 15353:2007 einschlägig. PS-Recyklate werden in DIN EN 15342:2008 näher beschrieben. PE-Rezyklate werden in DIN EN 15344:2008 behandelt. PP-Rezyklate werden in DIN EN 15345:2008 charakterisiert. PVC-Rezyklate sind in DIN EN 15346:2015 näher bezeichnet. Zum Zwecke der entsprechenden speziellen Kunststoffrezyklate macht sich die vorliegende Patentanmeldung die Definitionen dieser internationalen Normen zu Eigen.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die kompatiblen thermoplastischen Kunststoffe rezyklierfähig sind und ohne Auftrennung erneut als Bestandteil der Verpackung eingesetzt werden können.
Insbesondere beinhalten die verträglichen thermoplastischen Kunststoffe Antioxidantien und Lichtstabilisatoren als Additive.
Insbesondere sind als additive Stabilisatoren geeignet, die eine Vorschädigung der eingesetzten Polymeren verhindern und ein hochwertiges werkstoffliches Recycling erlauben, womit gleichzeitig ein kostengünstiges Material zur Verfügung steht.
Zusätzlich können die thermoplastischen Kunststoffe weitere Zusatzstoffe beinhalten, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus UV-Absorber, der Lichtstabilisatoren, der Stabilisatoren, der Hydroxylamine, der Benzofuranone, der Metalldesaktivatoren, der Füllstoffdesaktivatoren, der Flammschutzmittel, der Nukleierungsmittel, Schlagzähigkeitsverbesserer, Weichmacher, Gleitmittel, Rheologiemodifikatoren, Verarbeitungshilfsmittel, Entformungshilfsmittel, Pigmente, Farbstoffe, Füllstoffe, Verstärkungsstoffe, optische Aufheller, antimikrobielle Wirkstoffe, Antistatika, Slipmittel, Antiblockmittel, Kopplungsmittel, Kettenverlängerer („chain-extender”), Dispergiermittel, Kompatibilisatoren, Sauerstofffänger, Säurefänger, Markierungsmittel, Antifoggingmittel sowie Mischung und Kombinationen aus mindestens zwei der zuvor genannten Zusatzstoffen.
In bevorzugter Ausführungsform enthalten die thermoplastischen Kunststoffe insbesondere Stabilisatoren aus der Gruppe der phenolischen Antioxidantien und der Phosphite und/oder Lichtstabilisatoren aus der Gruppe der gehinderten Amine (HALS) und/oder Dispergiermittel und/oder Füllstoffe/Verstärkungsstoffe und/oder Kettenverlängerer und/oder Schlagzähmodifikatoren.
Geeignete Lichtstabilisatoren sind beispielsweise Verbindungen auf der Basis von 2-(2'-Hydroxyphenyl)benzotriazolen, 2-Hydroxybenzophenonen, Estern von Benzoesäuren, Acrylaten, Oxamiden und 2-(2-Hydroxyphenyl)-1,3,5-Triazinen.
Geeignete phenolische Antioxidantien sind beispielsweise:
Octadecyl-3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionat, Pentaerythritoltetrakis[3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionat, Tris(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)isocyanurat, 1,3,5-Trimethyl-2,4,6-tris(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)isocyanurat, 1,3,5-Trimethyl-2,4,6-tris(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl)benzol, Triethylenglycol-bis[3-(3-tert-butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl)propionat, N,N'-Hexan-1,6-diyl-bis[3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionsäureamid.
Geeignete Phosphite/Phosphonite sind beispielsweise:
Triphenylphosphit, Diphenylalkylphosphite, Phenyldialkylphosphite, Tri(nonylphenyl)phosphit, Trilaurylphosphite, Trioctadecylphosphit, Distearylpentaerythritoldiphosphit, Tris-(2,4-di-tert-butylphenyl)phosphit, Diisodecylpentaerythritoldiphosphit, Bis(2,4-di-tert-butylphenyl)pentaerythritoldiphosphit, Bis(2,4-di-cumylphenyl)pentaerythritoldiphosphit, Bis(2,6-di-tert-butyl-4-methylphenyl)pentaerythritoldiphosphit, Diisodecyloxypentaerythritoldiphosphit, Bis(2,4-di-tert-butyl-6-methylphenyl)pentaerythritoldiphosphit, Bis(2,4,6-tris(tert-butylphenyl)pentaerythritoldiphosphit, Tristearylsorbitoltriphosphit, Tetrakis(2,4-di-tert-butylphenyl)-4,4'-biphenylendiphosphonit, 6-Isooctyloxy-2,4,8,10-tetra-tert-butyl-12H-dibenz[d,g]-1,3,2-dioxaphosphocin, Bis(2,4-di-tert-butyl-6-methylphenyl)-methylphosphit, Bis(2,4-di-tert-butyl-6-methylphenyl)ethylphosphit, 6-Fluoro-2,4,8,10-tetra-tert-butyl-12-methyl-dibenz[d,g]-1,3,2-dioxaphosphocin, 2,2'2''-Nitrilo[triethyltris(3,3'',5,5'-tetra-tert-butyl-1,1'-biphenyl-2,2'-diyl)phosphit], 2-Ethylhexyl(3,3',5,5'-tetra-tert-butyl-1,1'-biphenyl-2,2'-diyl))phosphit, 5-Butyl-5-ethyl-2-(2,4,6-tri-tert-butylphenoxy)-1,3,2-dioxaphosphiran.
Weitere geeignete Stabilisatoren sind aminische Antioxidantien, wie z. B. N,N'-Di-isopropyl-p-phenylendiamin, N,N'-Di-sec-butyl-p-phenylendiamin, N,N'-Bis(1,4-dimethylpentyl)-p-phenylendiamin, N,N'-Bis(1-ethyl-3-methylpentyl)-p-phenylendiamin, N,N'-Bis(1-methylheptyl)-p-phenylendiamin, N,N'-Dicyclohexyl-p-phenylendiamin, N,N'-Diphenyl-p-phenylendiamin, N,N'-Bis(2-naphthyl)-p-phenylendiamin, N-Isopropyl-N'-phenyl-p-phenylendiamin, N-(1,3-Dimethylbutyl)-N'-phenyl-p-phenylen-diamin, N-(1-Methylheptyl)-N'-phenyl-p-phenylendiamin, N-Cyclohexyl-N'-phenyl-p-phenylendiamin, 4-(p-Toluolsulfamoyl)diphenylamin, N,N'-Dimethyl-N,N'-di-sec-butyl-p-phenylendiamin, Diphenylamin, N-Allyldiphenylamin, 4-Isopropoxydiphenylamin, N-Phenyl-1-naphthylamin, N-(4-tert-Octylphenyl)-1-naphthylamin, N-Phenyl-2-naphthylamin, octyliertes Diphenylamin, z. B. p,p'-Di-tert-octyldiphenylamin, 4-n-Butylaminophenol, 4-Butyrylaminophenol, 4-Nonanoylaminophenol, 4-Dodecanoylaminophenol, 4-Octadecanoylamino-phenol, Bis(4-methoxyphenyl)amin, 2,6-Di-tert-butyl-4-dimethylaminomethyl-phenol, 2,4'-Diaminodiphenylmethan, 4,4'-Diaminodiphenylmethan, N,N,N',N'-Tetra-methyl-4,4'-diaminodiphenylmethan, 1,2-Bis[(2-methyl-phenyl)amino]ethan, 1,2-Bis(phenylamino)propan, (o-Tolyl)biguanid, Bis[4-(1',3'-dimethylbutyl)phenyl]amin, tert-octyliertes N-Phenyl-1-naphthylamin, ein Gemisch aus mono- und dialkylierten tert-Butyl/tert-Octyldiphenylaminen, ein Gemisch aus mono- und dialkylierten Nonyldiphenylaminen, ein Gemisch aus mono- und dialkylierten Dodecyldiphenylaminen, ein Gemisch aus mono- und dialkylierten Isopropyl/Isohexyl-diphenylaminen, ein Gemisch aus mono- und dialkylierten tert-Butyldiphenylaminen, 2,3-Dihydro-3,3-dimethyl-4H-1,4-benzothiazin, Phenothiazin, ein Gemisch aus mono- und dialkylierten tert-Butyl/tert-Octylphenothiazinen, ein Gemisch aus mono- und dialkylierten tert-Octylphenothiazinen, N-Allylphenothiazin, N,N,N',N'-Tetraphenyl-1,4-diaminobut-2-en sowie Mischungen oder Kombinationen hiervon.
Weitere geeignete aminische Antioxidantien sind Hydroxylamine bzw. N-oxide (Nitrone), wie z. B. N,N-Dialkylhydroxylamine, N,N-Dibenzylhydroxylamin, N,N-Dilaurylhydroxylamin, N,N-Distearylhydroxylamin, N-Benzyl-α-phenylnitron, N-Octadecyl-α-hexadecylnitron, sowie Genox EP (Addivant) gemäß der Formel:
Weitere geeignete Stabilisatoren sind Thiosynergisten. Geeignete Thiosynergisten sind beispielsweise Distearylthiodipropionat, Dilauryldipropionat oder die Verbindung gemäß der folgenden Formel:
Weitere geeignete Stabilisatoren insbesondere für Polyamide sind Kupfersalze wie z. B. Kupfer-(I)-iodid, Kupfer-(I)-bromid oder Kupferkomplexe wie z. B. Triphenylphosphin-Kupfer-(I)-Komplexe
Geeignete gehinderte Amine sind beispielsweise 1,1-Bis(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)succinat, Bis(1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl)sebazat, Bis(1-octyloxy-2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)sebazat, Bis(1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl)-n-butyl-3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzylmalonat, das Kondensationsprodukt aus 1-(2-Hydroxyethyl)-2,2,6,6-tetramethyl-4-hydroxypiperidin und Succinsäure, lineare oder zyklische Kondensationsprodukte von N,N'-Bis(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)hexamethylendiamin und 4-tert-Octylamino-2,6-dichloro-1,3,5-triazin, Tris(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)nitrilotriacetat, Tetrakis(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)-1,2,3,4-butantetracarboxylat, 1,1'-(1,2-Ethandiyl)-bis(3,3,5,5-tetramethylpiperazinon), 4-Benzoyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin, 4-Stearyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidin, lineare oder zyklische Kondensationsprodukte aus N,N'-Bis(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)hexamethylendiamin und 4-Morpholino-2,6-dichloro-1,3,5-triazin das Reaktionsprodukt von 7,7,9,9-Tetramethyl-2-cycloundecyl-1-oxa-3,8-diaza-4-oxospiro-[4,5]decan und Epichlorhydrin.
Geeignete Dispergiermittel sind beispielsweise:
Polyacrylate, z. B. Copolymere mit langkettigen Seitengruppen, Polyacrylat-Blockcopolymere, Alkylamide: z. B. N,N'-1,2-Ethandiylbisoctadecanamid Sorbitanester, z. B. Monostearylsorbitanester, Titanate und Zirconate, reaktive Copolymere mit funktionellen Gruppen z. B. Polypropylen-co-Acrylsäure, Polypropylen-co-Maleinsäureanhydrid, Polyethylen-co-Glycidylmethacrylat, Polystyrol-alt-Maleinsäureanhydrid-Polysiloxane: z. B. Dimethylsilandiol-Ethylenoxid Copolymer, Polyphenylsiloxan Copolymer, Amphiphile Copolymere: z. B. Polyethylen-block-Polyethylenoxid, Dendrimere, z. B. hydroxylgruppenhaltige Dendrimere.
Geeignete Metalldesaktivatoren sind beispielsweise N,N'-Diphenyloxamid, N-Salicylal-N'-salicyloylhydrazin, N,N'-Bis(salicyloyl)hydrazin, N,N'-Bis(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenylpropionyl)hydrazin, 3-Salicyloylamino-1,2,4-triazol, Bis(benzyliden)oxalyldihydrazid, Oxanilid, Isophthaloyldihydrazid, Sebacoylbisphenylhydrazid, N,N'-Diacetyladipoyldihydrazid, N,N'-Bis(salicyloyl)oxylyldihydrazid, N,N'-Bis(salicyloyl)thiopropionyldihydrazid.
Geeignete Kettenverlängerer für den linearen Molekulargewichtsaufbau von Polykondensationspolymeren wir Polyestern oder Polyamiden sind beispielsweise Diepoxide, Bis-Oxazoline, Bis-Oxazolone, Bis-Oxazine, Diisocyanate, Dianhydride, Bis-Acyllactame, Bis-Maleimide, Dicyanate, Carbodiimide. Weitere geeignete Kettenverlängerer sind polymere Verbindungen wie z. B. Polystyrol-Polyacrylat-Polyglycidyl(meth)acrylat- Copolymere, Polystyrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymere und Polyethylen-Maleinsäureanhydrid-Copolymere.
Geeignete Pigmente können anorganischer oder organischer Natur sein. Geeignete anorganische Pigmente sind beispielsweise Titandioxid, Zinkoxid, Zinksulfid, Eisenoxid, Ultramarin, Ruß. Geeignete organische Pigmente sind beispielsweise Anthrachinone, Anthanthrone, Benzimidazolone, Chinacridone, Diketopyrrolopyrrole, Dioxazine, Indanthrone, Isoindolinone, Azo-Verbindungen, Perylene, Phthalocyanine oder Pyranthrone. Weitere geeignete Pigmente sind Effektpigmente auf Metallbasis oder Perlglanzpigmente auf Metalloxid-Basis.
Geeignete Füllstoffdesaktivatoren sind beispielsweise Epoxide wie z. B. Bisphenol-A-diglycidylether, Polysiloxane, Polyacrylate insbesondere Blockcopolymere wie Polymethacrylsäure-polyalkylenoxid oder Polystyrol-Polyacrylat-Polyglycidyl(meth)acrylat-Copolymere.
Geeignete Antistatika sind beispielsweise ethoxylierte Alkylamine, Fettsäureester, Alkylsulfonate und Polymere wie z. B. Polyetheramide oder Copolymere, die Salze der Acrylsäure beinhalten, wie z. B. Polyethylen-Polyacrylat-Polyacrylat-Na-Copolymere.
Geeignete Füllstoffe und Verstärkungsstoffe sind beispielsweise synthetische oder natürliche Materialien wie z. B. Calciumcarbonat, Silikate, Glasfasern, Glaskugeln (massiv oder hohl), Talkum, Glimmer, Kaolin, Bariumsulfat, Metalloxide und Metallhydroxide, Ruß, Graphit, Kohlenstoffnanoröhrchen, Graphen, Holzmehl oder Fasern von Naturprodukten wie z. B. Cellulose oder synthetische Fasern, sowie Metallfasern. Weitere geeignete Füllstoffe sind Hydrotalcite oder Zeolithe oder Schichtsilikate wie z. B. Montmorillonit, Bentonit, Beidelit, Mica, Hectorit, Saponit, Vermiculit, Ledikit, Magadit, Illit, Kaolinit, Wollastonit, Attapulgit, Sepiolit.
Geeignete Schlagzähmodifikatoren sind beispielsweise kautschukelastische Polymerisate. Ganz allgemein handelt es sich dabei um Copolymerisate, die bevorzugt aus mindestens zwei der folgenden Monomeren aufgebaut sind: Ethylen, Propylen, Butadien, Isobuten, Isopren, Chloropren, Vinylacetat, Styrol, Acrylnitril und Acryl- bzw. Methacrylsäureester mit 1 bis 18 C-25 Atomen in der Alkoholkomponente.
Im Folgenden werden einige bevorzugte Arten solcher Elastomerer vorgestellt. Bevorzugte Arten von solchen Elastomeren sind die sog. Ethylen-Propylen (EPM) bzw. Ethylen Propylen-Dien-(EPDM)-Kautschuke. EPM-Kautschuke haben im Allgemeinen praktisch keine Doppelbindungen mehr, während EPDM-Kautschuke 1 bis 20 Doppelbindungen/100 C-Atome aufweisen können. Als Dien-Monomere für EPDM-Kautschuke seien beispielsweise konjugierte Diene wie Isopren und Butadien, nicht-konjugierte Diene mit 5 bis 25 C-Atomen wie Penta-1,4-dien, Hexa-1,4- dien, Hexa-1,5-dien, 2,5-Dimethylhexa-1,5-dien und Octa-1,4-dien, cyclische Diene wie Cyclopentadiene, Cyclohexadiene, Cyclooctadiene und Dicyclopentadiene sowie Alkenylnorbornene wie 5-Ethyliden-2-norbornen, 5-Butyliden-2-norbornen, 2-Methallyl-5-norbornen, 2-Isopropenyl-5-norbornen und Tricyclodiene wie 3-Methyl-tricyclo(5.2.1.0.2.6)-3,8-decadien oder deren Mischungen genannt. Bevorzugt werden Hexa-1,5-dien, 5-Ethylidennorbornen und Dicyclopenta dien. Der Diengehalt der EPDM-Kautschuke beträgt vorzugsweise 0,5 bis 50, insbesondere 1 bis 8 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Kautschuks. EPM- bzw. EPDM-Kautschuke können vorzugsweise auch mit reaktiven Carbonsäuren oder deren Derivaten gepfropft sein. Hier seien z. B. Acrylsäure, Methacrylsaure und deren Derivate, z. B. Glycidyl(meth)acrylat, sowie Maleinsäureanhydrid genannt. Eine weitere Gruppe bevorzugter Kautschuke sind Copolymere des Ethylens mit Acrylsäure und/oder Methacrylsaure und/oder den Estern dieser Säuren. Zusätzlich können die Kautschuke noch Dicarbonsäuren wie Maleinsäure und Fumarsäure oder Derivate dieser Säuren, z. B. Ester und Anhydride, und/oder Epoxy-Gruppen enthaltende Monomere enthalten.
Grundsätzlich können homogen aufgebaute Elastomere oder aber solche mit einem Schalen aufbau eingesetzt werden. Der schalenartige Aufbau wird durch die Reihenfolge der Zugabe der einzelnen Monomeren bestimmt; auch die Morphologie der Polymeren wird von dieser Reihenfolge der Zugaben beeinflusst.
Nur stellvertretend seien hier als Monomere für die Herstellung des Kautschukteils der Elastomeren Acrylate wie z. B. n-Butylacrylat und 2-Ethylhexylacrylat, entsprechende Methacrylate, Butadien und Isopren sowie deren Mischungen genannt. Diese Monomeren können mit weiteren Monomeren wie z. B. Styrol, Acrylnitril, Vinylethern und weiteren Acrylaten oder Methacrylaten wie Methylmethacrylat, Methylacrylat, Ethylacrylat und Propylacrylat copolymerisiert werden.
Silikonkautschuke und Fluorkautschuke sind ebenfalls bevorzugt.
Die für die Zwecke der vorliegenden Erfindung eingesetzten thermoplastischen Kunststoffe können nach an sich bekannten Verfahren hergestellt werden, indem man die Ausgangskomponenten in üblichen Mischvorrichtungen wie Schneckenextrudern, Brabender-Mühlen oder Banbury-Mühlen mischt und anschließend extrudiert. Nach der Extrusion kann das Extrudat abgekühlt und zerkleinert werden.
Es können auch einzelne Komponenten vorgemischt werden und dann die restlichen Ausgangstoffe einzeln und/oder ebenfalls gemischt hinzugegeben werden.
Das erfindungsgemäße Verpackungssystem kann bedruckt oder eingefärbt sein. Zur Einfärbung kann ein Farbstoff und/oder Farbpigment als Additiv eingesetzt werden.
Die Rezyklierfähigkeit des Verpackungssystems durch werkstoffliches Recycling wird dadurch erreicht, dass für die jeweils unterschiedlichen Anforderungen der Umverpackung und des Luftpolstersystems verträgliche Polymere und vorzugsweise identische Polymerklassen, d. h. sortenreine Polymere für beide Anforderungen eingesetzt werden. Z. B. kann eine schlagzäh modifizierte Polypropylen Spritzgußtype für die Umverpackung mit einem Polypropylen Folienmaterial für die Luftpolsterfolie kombiniert werden.
Besonders bevorzugte Kombinationen sind (jeweils Umverpackung/Folienmaterial):
HDPE/LDPE, HDPE/LLDPE, Metallocen-PE/Metallocen-PE, PLA/PLA, PA-6 glasfaserverstärkt/PA-6, PA-6.6 glasfaserverstärkt/PA-6.6, PA-6 gefüllt/PA-6, PET-glasfaserverstärkt/PET.
Ein weiteres Element für die Rezyklierbarkeit des Verpackungssystems ist, dass die verwendeten Polymeren den Zusatz von Stabilisatoren enthalten. Diese Stabilisatoren werden so gewählt, dass bei einer Verwendung des Verpackungssystems über einen Zeitraum von mindestens 5 Jahren die Stabilisatoren eine Vorschädigung des Kunststoffs unter üblichen Einsatzbedingungen weitgehend unterbinden. Eine Vorschädigung des Kunststoffs muss vermieden werden, da darunter die Rezyklierfähigkeit leidet. Vorzugsweise enthalten daher die Polymeren der Umverpackung und der Luftpolsterfolie mehr als 0,1% Antioxidantien und mehr als 0,1% gehinderte Amine, besonders bevorzugt sind 0,15%–0,5% phenolische Antioxidantien und 0,15–0,5% gehinderte Amine der o. a. Strukturen.
Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist die Umverpackung mit darin angebrachtem Luftpolstersystem in einen Lagerzustand zusammenlegbar und in einen Verpackungszustand entfaltbar, wobei das Verpackungssystem im Lagerzustand ein kleineres Volumen aufweist als im Verpackungszustand.
Bei Nichtgebrauch oder Leertransport kann das Verpackungssystem flach zusammengelegt werden kann und damit eine dichte Stapelart erzielt werden, aus der eine effektive Ausnutzung der Lager- bzw. des Transportvolumens resultiert.
Vorzugsweise ist jede der Innenseiten der Umverpackung mit einem Luftpolstersystem ausgestattet.
Das Verpackungssystem kann einen prismatischen äußeren Umriss, insbesondere einen geraden prismatischen äußeren Umriss aufweisen, wobei das Prisma bevorzugt eine rechteckige, quadratische oder hexagonale Grundfläche aufweist. Eine insbesondere bevorzugte geometrische Form der Verpackungssysteme ist ein Quader oder ein gerades hexagonales Prisma.
Bevorzugt ist, wenn die Umverpackung die Form einer einseitig offenen Kiste oder die Form einer verschließbaren Box mit abnehmbaren Deckel aufweist. Der Deckel kann z. B. an der oberen Seite mit Hilfe eines Kunststoffscharniers angeordnet sein.
Das Luftpolstersystem kann vorzugsweise mittels mindestens eines Ventils mit einem Gas befüllbar sein.
Insbesondere von Vorteil ist es hierbei, wenn das Ventil durch die Wandung der Umverpackung geführt ist, so dass ein Befüllen des Luftpolstersystems von der äußeren Seite des Verpackungssystems ermöglicht wird. Das Ventil ist vorzugsweise aus Kunststoff und ebenfalls aus einem zu der Folie und zur Umverpackung kompatiblen Material gefertigt, so dass eine Abtrennung im Recyclingprozess vermieden wird.
Vorzugsweise ist das Ventil so konstruiert, dass es in der Wand der Umverpackung versenkt werden kann, so dass eine Beschädigung während des Transports vermieden wird bzw. die Stapelfähigkeit nicht negativ beeinflusst wird.
Insbesondere ist das Luftpolstersystem aus einer Folie gebildet, die eine Durchstoßfestigkeit, gemessen nach DIN EN 14477:2004-06 von mindestens 100 N, bevorzugt mindestens 200 N aufweist, und/oder eine Dicke von 100 bis 1000 μm und/oder eine Wasserdampfdurchlässigkeit, gemessen nach DIN EN ISO 15106-x:2005 von maximal 20 cm³/(m²·24 h·bar), bevorzugt maximal 10 cm³/(m²·24 h·bar), besonders bevorzugt maximal 5 cm³/(m²·24 h·bar), und/oder eine separate Gasbarriereschicht aufweist.
Vorzugsweise ist das Luftpolstersystem in einzelne Kammern unterteilt ist, die vorzugsweise in fluidischer Verbindung untereinander stehen und dadurch gemeinsam befüllt werden können, wobei die Kammern jeweils ein Kammervolumen von 10 bis 2000 ml aufweisen. Die Kammern können je nach zu transportierenden Gütern ein identisches Volumen oder ggf. unterschiedliche Volumina aufweisen. Z. B. kann es vorteilhaft sein, dass die Kammern des Luftpolstersystems des Deckels ein anderes Volumen aufweisen als die Kammern des Bodens oder der Seitenteile.
Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist das Luftpolstersytem durch eine doppelwandige Folie ausgebildet, wobei die Kammern zwischen den beiden Wandungen der Folie angeordnet sind. Alternativ hierzu ist das Luftpolstersystem durch eine einwandige Folie, die umlaufend hermetisch dichtend mit der Innenwandung der Umverpackung zur Ausbildung der Kammern verbunden ist.
Das Luftpolstersystem kann vorzugsweise mit der Innenwandung der Umverpackung permanent oder reversibel verbunden sein, beispielsweise verschweißt oder verklebt sein. Durch die direkte und feste Verbindung des Luftpolstersystems mit der Umverpackung kann eine unerwünschte Trennung von Luftpolstersystem und Umverpackung vermieden werden. Die feste Verbindung kann z. B. durch Kleben oder Verschweißen, wie z. B. Laserschweißen erreicht werden. Das Verkleben erfolgt vorzugsweise mit einem zu der Folie und der Umverpackung kompatiblen Klebstoff, z. B. kann für Polyamid ein Schmelzkleber auf Polyamidbasis oder für Polypropylen ein Klebstoff auf Basis von ataktischem Polypropylen eingesetzt werden.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verpackungssystems sieht vor, dass die Umverpackung einen in einem Verpackungszustand untenseitig angeordneten Boden aufweist, der umlaufend Mittel aufweist, die beim Stapeln mehrerer gleich beschaffener Verpackungssysteme übereinander eine Translation der Verpackungssystem zueinander verhindern, wobei das oder die Mittel insbesondere als Einkerbungen ausgebildet sind.
Es wird zudem ein Verfahren zur Verpackung von Stückgut mittels eines Verpackungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben, bei dem das Stückgut in den Innenraum des erfindungsgemäßen Verpackungssystems eingebracht wird, wobei das Luftpolstersystem vor, während und/oder nach Einbringen des Stückguts mit einem Gas befüllt wird.
Bevorzugt wird das Gas mit einem Überdruck gegenüber dem atmosphärischen Druck von 0,1 bis 5 bar, weiter bevorzugt 1 bis 2 bar befüllt.
Die Be- und Entfüllung der Luftpolsterfolie kann über handelsübliche Ventile, die mit der Luftpolsterfolie verbunden sind, erfolgen. Das Ventil ist vorzugsweise aus Kunststoff. Als Füllgas kann dabei Luft, Stickstoff oder jedes andere inerte Gas verwendet werden.
Hierbei wird insbesondere vor Einbringen des Stückguts das Verpackungssystem aus dem Lagerzustand in den Verpackungszustand gebracht und anschließend das Stückgut in das Verpackungssystem eingebracht wird und/oder nach Entnahme des Stückguts aus dem Verpackungssystem das Verpackungssystem aus dem verpackungszustand in den Lagerzustand gebracht wird Das erfindungsgemäße Verpackungssystem zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass sie zu mindestens die äußere Form des verpackten Gutes teilweise und in einer bevorzugten Form ganz umschließt. Vorzugweise beträgt das Gewicht des zu verpackenden Gutes mindestens 100 g, vorzugweise mindestens 250 g, besonders bevorzugt mindestens 500 g und ganz besonders bevorzugt 1 kg. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verpackungssystems beträgt das Gewicht des Packgutes mindestens 3 kg, vorzugsweise mindestens 5 kg, besonders bevorzugt 10 kg und ganz besonders mindestens 20 kg.
Mögliche Verpackungsgüter sind beispielhaft: Artikel, Maschinen- und Ersatzteile aus der Automobil, Transport, Elektro, Elektronik, Kommunikations-, Maschinenbauindustrie oder zerbrechliche Güter wie Glas, Porzellan oder Keramikteile, Kunstgegenstände und Antiquitäten aber auch empfindliche Lebensmittel wie z. B. Gemüse oder Obst oder auch Bücher und Akten.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Ausführungen näher erläutert, ohne die Erfindung auf die beispielhaften Sachverhalte zu beschränken.
1 zeigt eine beispielhafte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verpackungssystems in Form einer verschließbaren Kiste. Das Verpackungssystem weist eine Umverpackung 1 auf, die die Form einer quaderförmigen Kiste oder Box 3' aufweist. Die Kiste 3' kann mit einem Deckel 3'' verschlossen werden, der ggfs. auch abnehmbar von der Kiste 3' ausgebildet sein kann. Innenseitig weist jede der Wandungen der Kiste 3' ein Luftpolstersystem 2 auf, das mit der Innenwandung der Kiste verbunden ist. Das Luftpolstersystem 2 ist dabei mittels eines Ventils 4, das durch die Wandung der Kiste 3' geführt ist, aufblasbar ausgebildet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

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DIN EN ISO 15106-x:2005 [0085]

Claims

Verpackungssystem, umfassend oder bestehend aus einer Umverpackung (1) sowie einem Luftpolstersystem (2), das zumindest bereichsweise an den Innenseiten der Umverpackung angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Umverpackung (1) und das Luftpolstersystem (2) aus kompatiblen thermoplastischen Kunststoffen gebildet sind.
Verpackungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das die Umverpackung (1) und das Luftpolstersystem (2) aus thermoplastischen Kunststoffen identischer Polymerklassen gebildet ist.
Verpackungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umverpackung (1) und das Luftpolstersystem (2) aus identischen thermoplastischen Kunststoffen, die ggf. identisch oder unterschiedlich additiviert sein können, gebildet ist.
Verpackungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umverpackung (1) mit darin angebrachtem Luftpolstersystem (2) in einen Lagerzustand zusammenlegbar und in einen Verpackungszustand entfaltbar ist, wobei das Verpackungssystem im Lagerzustand ein kleineres Volumen aufweist als im Verpackungszustand.
Verpackungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Innenseiten der Umverpackung (1) mit einem Luftpolstersystem (2) ausgestattet ist.
Verpackungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verpackungssystem einen prismatischen äußeren Umriss, insbesondere einen geraden prismatischen äußeren Umriss aufweist, wobei das Prisma bevorzugt eine rechteckige, quadratische oder hexagonale Grundfläche aufweist.
Verpackungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umverpackung (1) die Form einer einseitig offenen Kiste oder die Form einer verschließbaren Box (3') mit abnehmbaren Deckel (3'') aufweist.
Verpackungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftpolstersystem (2) mittels mindestens eines Ventils (4) mit einem Gas befüllbar ist.
Verpackungssystem nach vorhergehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (4) durch die Wandung der Umverpackung (A) geführt ist.
Verpackungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftpolstersystem (2) aus einer Folie gebildet ist, die eine Durchstoßfestigkeit, gemessen nach DIN EN 14477:2004-06 von mindestens 100 N, bevorzugt mindestens 200 N aufweist, und/oder eine Dicke von 100 bis 1000 μm und/oder eine Wasserdampfdurchlässigkeit, gemessen nach DIN EN ISO 15106-1:2005 von maximal 20 cm³/(m²·24 h·bar), bevorzugt maximal 10 cm3/(m²·24 h·bar), besonders bevorzugt maximal 5 cm³/(m²·24 h·bar), und/oder eine separate Gasbarriereschicht aufweist.
Verpackungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftpolstersystem (2) in einzelne Kammern unterteilt ist, die vorzugsweise in fluidischer Verbindung untereinander stehen und dadurch gemeinsam befüllt werden können, wobei die Kammern jeweils ein Kammervolumen von 10 bis 2000 ml aufweisen.
Verpackungssystem nach vorhergehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern des Luftpolstersystems (2) durch eine doppelwandige Folie ausgebildet sind, wobei die Kammern zwischen den beiden Wandungen der Folie angeordnet sind, oder eine einwandige Folie, die umlaufend hermetisch dichtend mit der Innenwandung der Umverpackung (1) zur Ausbildung der Kammern verbunden ist.
Verpackungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftpolstersystem (2) mit der Innenwandung der Umverpackung (1) permanent oder reversibel verbunden ist, beispielsweise verschweißt oder verklebt ist.
Verpackungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umverpackung (1) einen in einem Verpackungszustand untenseitig angeordneten Boden aufweist, der umlaufend Mittel aufweist, die beim Stapeln mehrerer gleich beschaffener Verpackungssysteme übereinander eine Translation der Verpackungssystem zueinander verhindern, wobei das oder die Mittel insbesondere als Einkerbungen ausgebildet sind.
Verpackungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kompatiblen thermoplastischen Kunststoffe rezyklierfähig sind und ohne Auftrennung erneut als Bestandteil der Verpackung eingesetzt werden können.
Verpackungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verträglichen thermoplastischen Kunststoffe Antioxidantien und Lichtstabilisatoren als Additive beinhalten.
Verpackungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verträglichen thermoplastischen Kunststoffe Rezyklat-Kunststoffe sind.