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Die Erfindung betrifft einen verpackten, hochverdichteten
Ballen aus Filter Tow in Quaderform ohne störende Auswölbungen oder Einschnürungen an
Ober- und Unterseite des Ballens.
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Bei der Herstellung von Filter Tow
zur Erzeugung von Filterstäben
für die
Zigarettenindustrie wird das Tow in so genannten "Füllkannen"
abgelegt. Dabei wird das Filter Tow durch in Längs- und Querrichtung changierende
Bewegungen einer Ablegeinheit gleichmäßig als Lage über die
Querschnittsfläche
der Füllkanne
verteilt. Es werden so viele Lagen aufeinander abgelegt, bis die
Filter Tow Packung die gewünschte
Masse und Höhe
in der Füllkanne
erreicht hat. Üblich
sind in diesem Bereich Packungsgewichte von mehreren hundert Kilogramm.
Ein hochverdichteter Ballen und ein Verfahren zur optimalen Füllung einer
Füllkanne
und damit die Vermeidung resultierender Verarbeitungsprobleme sind
in der WO 02/32238 A2 beschrieben.
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Der Inhalt der so gefüllten Kanne
wird anschließend
in Richtung der aufeinander liegenden Lagen verpresst. Nach erfolgter
Verpressung wird die unter Druckspannung stehende Filter Tow Packung noch
innerhalb der Pressvorrichtung mit Packstoff umhüllt und die Presseinrichtung
daraufhin ganz geöffnet,
so dass der Packstoff die Filter Tow Packung als so genannten Ballen
zusammenhält. Übliche Packungsstoffe
sind Kartonagen, die durch Umbänderung
oder Verklebung mechanisch zusammengehalten werden, oder Kunststoffgewebe,
die beispielsweise durch einen Klettverschluss verschlossen werden. Ein
Beispiel für
eine Klebeverpackung ist in der deutschen Gebrauchsmusterschrift
7635849.1 beschrieben. Informationen über eine Filter Tow Verpackung mit
Kunststoffgeweben finden sich in dem Firmenprospekt "Some Usefull
Information about the reusable Packaging for Rhodia Filter Tow":
RHODIA Acetow GmbH, Engesserstraße 8, D – 79108 Freiburg. Beide letztgenannten
Verpackungsarten kommen ohne zusätrliche
Umbänderung
aus.
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Bei den geschilderten Arten der Verpackung ohne
zusätrliche
Umbänderung
kommt es nach der Entlastung des Ballens am Ende des Pressvorgangs aufgrund
der elastischen Rückstellkraft
des komprimierten Filter Tows zu einer Druckbeanspruchung des Packstoffes,
insbesondere gegen die Kompressionsrichtung, die zu einer Zunahme
des Verpackungsvolumens sowie zu unerwünschten Ausbauchungen auf der
Ober- und Unterseite des Ballens führt. Diese Ausbauchungen stören bei
Einhaltung der in der WO 02/32238 A2 beschriebenen Maßnahmen
nicht den bestimmungsgemäßen Gebrauch
des Filter Tows, verhindern aber ein sicheres Stapeln der Filter
Tow Packungen. Dieses Problem wird nach dem Stand der Technik entweder
durch seitliches Stapeln der Ballen oder die Verwendung von Sonderpaletten
gelöst,
wie sie in oben zitierter Rhodia-Schrift beschrieben sind. Darüber hinaus
treten häufig
Probleme im Zusammenhang mit dem Aufplatzen von Verpackungen wegen
eines zu hohen Innendrucks auf.
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Eine Lösung für die Schwierigkeiten mit der Umbänderung
beschreibt die US-A-4,577,752. Bei den umbänderten Verpackungsvarianten
sind die Ausbauchungen beim bestimmungsgemäßen Gebrauch weniger störend als
die in der WO 02/32238 A2 beschriebenen, als Folge der Einschnürungen auftretenden
Zugwiderstandsstreuungen. Aufplatzen können solche umbänderten
Ballen allerdings auch. Üblich
bei der Verpackung von Filter Tow ist zudem die Verwendung eines
Inliners zwischen dem Filter Tow und den oben genannten mechanisch
tragenden Packstoffen. Der Inliner schützt dabei das Filter Tow vor
Verunreinigung, insbesondere geruchlicher Art, und vor Diffusion
von Wasserdampf in die Packung bzw. aus dieser heraus. Der Inliner
besteht in der Regel aus drei Teilstücken die lose in die Außenverpackung
eingelegt sind.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung,
einen hochverdichteten Ballen aus Filter Tow in idealer Quaderform
ohne den Transport der Ballen störende
Auswölbungen
oder das Ablaufen des Filter Tows behindernde Einschnürungen an
Ober- und Unterseite des Ballens anzugeben, bei dem die Druckbeanspruchung
des verpackten Filter Tows vermindert ist und so insbesondere das
Aufplatzen von Verpackungen unter dem Innendruck weitgehend vermieden
werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen
quaderförmigen
Ballen aus Filter Tow nach Anspruch 1 gelöst.
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Gegenstand der Erfindung ist somit
ein verpackter, hochverdichteter Ballen aus Filter Tow in Quaderform
ohne störende
Auswölbungen
oder Einschnürungen
an Ober- und Unterseite des Ballens, der dadurch gekennzeichnet
ist, dass a.) der Ballen eine Packungsdichte von mindestens 300
kg/m3 aufweist, b.) der Ballen mit einem
mechanisch selbsttragenden, elastischen Verpackungsmaterial vollständig umhüllt ist,
wobei dieses Material eine oder mehrere konvektiv luftdichte Verbindungen
aufweist, und c.) die Ober- und Unterseite des Ballens so eben sind,
dass bei Anordnung des ungeöffneten
Ballens auf einer horizontalen Ebene eine den Ballen vollständig überdeckende
ebene Platte über
eine mittig wirkende Normalkraft von 100 N auf die Oberseite des
Ballens gedrückt
werden kann und innerhalb des größten Rechtecks,
das in die durch senkrechte Projektion des Ballens auf die aufgedrückte Platte
einschreibbar ist, wenigstens 90% der Fläche der oben liegenden Ballenseite,
die innerhalb des eingeschriebenen Rechtecks liegt, einen Abstand
von maximal 40 mm zu der ebenen Platte aufweisen.
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Die Nachteile der heute üblichen
Transportverpackungen wurden schon in der Beschreibung des Standes
der Technik gewürdigt.
Dabei stören
vor allem die Auswölbungen
der Ballen an Unter- bzw. Oberseite der Ballen den doppelschichtigen
Transport. Dieses Problem wird dadurch gelöst, indem man die Ballen nicht
in so genannter Arbeitsstellung, sondern in seitlicher Lagerposition
transportiert. Dazu sind zwei zusätrliche Arbeitsgänge nötig, nämlich ein
Drehen des Ballens vor dem Transport um 90° und ein Zurückdrehen des Ballens in Arbeitsteilung
nach dem Transport. Ebenso störend
sind die durch Ümbänderung
entstehenden Einschnürungen. Diese
machen sich beim bestimmungsgemäßen Gebrauch
des Ballens in höheren
Zugwiderstandstreuungen der aus dem Filter Tow hergestellten Filterstäbe bemerkbar.
Davon betroffen sind mehr als 5% der aus einem Ballen hergestellten
Filterstäbe.
Beide Probleme wiegen umso schwerer, je höher die Packungsdichte der
Ballen ist. Die Probleme treten ab einer Packungsdichte von mehr
als 300 kg/m3 auf.
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Es wurde nach einer Reihe von vergeblichen Versuchen überraschend
festgestellt, dass man in der Lage ist, einen quaderförmigen Ballen
ohne den Transport störende
Auswölbungen
und den bestimmungsgemäßen Gebrauch
störende
Einschnürungen
bereitzustellen, wenn die Verpackung während des Verpackungsvorganges
luftdicht verschlossen war. Aus praktischen Erwägungen heraus ist ein Ballen
nach Anspruch 1 deshalb mit ei nem mechanisch selbsttragenden, elastischen
Verpackungsmaterial vollständig
umhüllt,
wobei dieses Material eine oder mehrere konvektiv luftdichte Verbindungen
aufweist.
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Bei einer ersten oberflächlichen
Analyse könnte
man denken, dass es sich bei dem erfindungsgemäßen Ballen um einen vakuumverpackten Ballen
handelt, so um eine Vakuumverpackung, wie sie jedem Konsumenten
aus dem täglichen
Gebrauch bestens bekannt ist. Dieses ist aber nicht der Fall. Beim
erfindungsgemäßen quaderförmigen Ballen
ist die Aufgabenstellung die Herstellung einer definierten Form.
Die luftdichte Verpackung hat während
des Herstellungsvorganges die Aufgabe, Druckgradienten auf Ballen – Ober-
und Unterseite aufzufangen und zu egalisieren. Auf Anforderungen
an die Verpackung, wie Festigkeit der Verpackung, Luft- und Feuchtedurchlässigkeit
etc., könnte
verzichtet werden. Im Gegenteil, der efindungsgemäße Ballen behielte
seine Eigenschaften auch dann, wenn das zuvor luftdichte Material
nach dem Verpackungsvorgang großflächig perforiert
würde.
Aus praktischen Erwägungen
heraus wird man auf eine solche zusätrliche Maßnahme verzichten.
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Die Geometrie des erfindungsgemäßen Ballens
wird durch das Merkmal c) in Anspruch 1 beschrieben. Dabei kann
der Abstand der einzelnen Punkte der oben liegenden Ballenseite
beispielsweise dadurch bestimmt werden, dass als Platte eine durchsichtige
Platte verwendet wird und der Abstand der einzelnen Punkte von der
Platte mittels Reflexionsmessung bestimmt wird. Alternativ ist jedes
andere kontinuierliche Verfahren der Abstandsmessung einsetzbar.
Im Rahmen der erfindungsgemäßen Lehre
ist es besonders bevorzugt, wenn 90% der Fläche der oben liegenden Ballenseite,
welche innerhalb des angesprochenen eingeschriebenen Rechtecks liegt,
einen Abstand von maximal etwa 25 mm, insbesondere maximal etwa
10 mm, zu der ebenen Platte aufweisen.
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Was das Packvolumen der Ballen anbetrifft, so
hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Ballen ein Volumen
von mehr als 0,9 m3 aufweist und/oder die
Packungsdichte mehr als 350 kg/m3 und insbesondere
weniger als 800 kg/m3 beträgt. Im Zusammenhang
mit der Verladung der Verpackungen in Container hat sich ein für den Ballen
die Form eines Quaders mit einer Höhe von mindestens etwa 900, insbesondere
mindestens etwa 970 mm als besonders geeignet erwiesen. Die Ballen
können
in diesem Fall in Doppelstapeln im Container abgelegt werden. Besonders
günstig
sind Höhen
des verpackten Quaders von 970 bis 1200 mm, wobei diese Quader in Form
von einzelnen Stapeln in den Contai nern abgelegt werden. Es ist
auch möglich,
deutlich höhere
Ballen herzustellen, so dass der Verpackungsaufwand bezogen auf
die zu verpackende Fasermenge minimiert wird. Im Fall der Verpackung
von Filter Tow haben solche Großpackungen
den Vorteil, dass bei der Verwendung des Filter Tows zur Herstellung
von Zigarettenfiltern in einer Filterstabmaschine nur selten ein
Wechsel der Ballen erfolgen muß.
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Vorzugsweise handelt es sich bei
der Verpackungshülle
um eine Folie aus Kunstoff. Dabei ist die konvektiv luftdichte Verbindung
als eine konvektiv luftundurchlässig
ausgeführte
Naht, besonders vorteilhaft als eine überlappende Siegel- oder Flossennaht,
ausgebildet.
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Die Folie besteht vorzugsweise aus
Polyethylen, insbesondere LDPE, oder aus modifiziertem Polyethylen
(LLDPE) oder aus einer Verbundfolie mit einer Polyamid- und einer
Polyethylenschicht. Zu Werbe- und/oder ästhetischen Zwecken kann als Verpackungsfolie
eine eingefärbte
oder bedruckte Folie verwendet werden. Dies ist insbesondere auch dann
sinnvoll, wenn das zu verpackende Filter Tow lichtempfindlich ist.
Die Folie kann des Weiteren mit Aufklebern versehen werden, die
beispielsweise Informationen bezüglich
des Inhaltes der Verpackung aufweisen. Eine weitere Möglichkeit
der Übermittlung von
Informationen durch die Verpackung ist das Einpressen eines Reliefs,
welches durch die aufgrund des Unterdruckes eng anliegende Folie
hindurch sichtbar ist. Neben einer Produktbezeichnung kann das Relief
beispielsweise auch ein Firmen- und/oder Kundenlogo enthalten. Die
Folie hat vorzugsweise Eigenschaften, die sie als sichere Transportverpackung
ausweisen. Damit erklärt
sich, dass insbesondere Folien mit einer Dicke von 100 bis 400 μm eingesetzt
werden. Falls dies gewünscht
wird, kann im Anschluß an
das endgültige
Verschließen
der Verpackungshülle
bzw. Folie, d.h. nach Fertigstellung des quaderförmigen Ballens, eine Transportverpackung aus
Kartonagen, Kunststoffgewebe usw. um die Folie hinzugefügt werden.
Diese kann zusätzlich
umbändert
werden. Hierdurch wird die mechanische Stabilität der Verpackung erhöht werden,
so dass dünnere und
somit preiswertere Folien gewählt
werden können.
Es ist jedoch zu betonen, dass eine solche Transportverpackung im
Rahmen der Efindung nicht zwingend erforderlich ist.
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Das Verfahren zum Verpacken eines
erfindungsgemäßen Filter
Tow Ballens, weist die folgenden Verfahrensschritte auf: a.) Bereitstellen
von Filter Tow in komprimierter Form, b.) Umhüllen des komprimierten Filter
Tows mit einer Verpackungshülle,
c.) luftdichtes Verschließen
der Verpackungshülle
und d.) Entlasten des umhüllten
Ballens. Beim Entlasten des luftdicht verschlossen Ballens entsteht
innerhalb der Verpackungshülle
ein Unterdruck, der vorzugsweise mindestens 0,01bar und nach einer
besonders vorteilhaften Verfahrensweise 0,15 bis 0,7 bar beträgt.
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Aufgrund des luftdichten Verschlusses
der Verpackungshülle
kann der erzeugte Unterdruck innerhalb des von der Hülle umschlossenen
Bereiches aufrechterhalten werden. Dieser Unterdruck verringert
den durch das flexible Material aufgrund der elastischen Rückstellkraft
von innen auf die Verpackung ausgeübten Druck. Aus diesem Grund
lassen sich Ausbauchungen des verpackten Filter Tow Ballens, wie
sie nach dem Stand der Technik üblich
sind, vermeiden. Hierdurch wird die Stapelfähigkeit der erzeugten Packungen
erhöht.
Aufgrund des durch den Unterdruck verringerten mechanischen Druckes
von innen auf die Verpackung wird auch das Risiko des Versagens
bzw. Reißens
der Verpakkungen verringert. Auf diese Weise kann eine höhere Packungsdichte
erzielt werden, was zu dem Vorteil kompakter Packungen und damit
verringerte Lager- und Transportvolumina führt. Insbesondere kann auf
diese Weise das Fassungsvolumen von Containern, in denen solche
verpackten Filter Tows gelagert werden, optimal ausgenutzt werden.
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Das Bereitstellen des Filter Tows
in komprimierter Form erfolgt im Allgemeinen mit Hilfe der bekannten
Pressvorrichtungen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann zum einen
so geführt
werden, dass die zur Verpackung vorgesehene Filter Tow Menge zunächst in
der Pressvorrichtung mechanisch komprimiert und dann mit der Verpackungshülle umhüllt wird.
Das Verschließen
der Verpackungshülle
erfolgt in diesem Fall innerhalb der Pressvorrichtung. Diese Ausführungsform
hat den Vorteil, dass das gesamte Verfahren an einem Ort durchgeführt wird.
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Zum anderen ist es auch möglich, die
Komprimierung des Filter Tows vorbereitend in einer separaten Station
durchzuführen.
In diesem Fall wird das vorgepresste Filter Tow in einer "Hilfsverpackung",
die beispielsweise aus Halteklammern bestehen kann, der Verpackungsstation
zugeführt,
wo die Hilfsverpackung entfernt wird und die Umhüllung des komprimierten Filter
Tows mit Verpackungshülle
sowie die Erzeugung des Unterdruckes und das luftdichte Verschließen der
Verpackungshülle
vorgenommen werden. Diese Ausführungsform
hat den Vorteil, dass, da nicht das gesamte Verfahren an der Stelle
der Pressvorrichtung ausgeführt
wird, diese eine höhere
Verfügbarkeit
aufweist. Zudem ist der Presszyklus von kürzerer Dauer und es bestehen mehr
Freiheitsgrade bei der Applika tion der Verpackungshülle, da
der komprimierte Ballen in der Verpackungsstation von allen Seiten
zugänglich
ist.
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Anders als nach dem Stand der Technik
kann bei Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens auf Inliner
zum Schutz vor Verschmutzung und Wasserdampf verzichtet werden,
da diese Aufgaben bereits von der zur Verpackung verwendeten Hülle erfüllt werden.
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Der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zunächst benötigte Unterdruck
kann auf verschiedene Weise erhalten werden. Gemäß einer besonders einfachen
Ausführungsform
wird der Unterdruck durch Expansion des komprimierten Filter Tow
Materials erzeugt. Nachdem das Filter Tow in komprimiertem Zustand
mit der Verpackungshülle
umhüllt
und diese anschließend
luftdicht verschlossen wurde, wird der äußere Druck auf das verpackte
Material reduziert, so dass sich dieses unter der Wirkung der elastischen
Rückstellkraft
innerhalb der Verpackung ausdehnt. Aufgrund der Erhöhung des
Packungsvolumens stellt sich dabei ein Unterdruck innerhalb des von
der Hülle
umschlossenen Bereiches ein. Vorzugsweise wird die Verpackungsgröße so gewählt, dass
die Ausdehnung des komprimierbaren Filter Tows nicht vollständig ist,
d.h. dass das Filter Tow innerhalb der Hülle auch nach seiner Teilexpansion noch
im komprimierten Zustand innerhalb der Verpackung vorliegt. Diese
Ausführungsform
hat den Vorteil, dass zur Erzeugung des Unterdruckes keine zusätzlichen
Mittel erforderlich sind. Sie stellt somit eine besonders kostengünstige Möglichkeit
dar.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform,
die alternativ oder zusätzlich
zur vorstehend beschriebenen Variante eingesetzt werden kann, wird
der Unterdruck durch Luftabsaugung innerhalb des von der Hülle umhüllten Bereiches
erzeugt. Auf diese Weise lässt
sich ein höheres
Vakuum erzielen als das "Eigenvakuum", das vorstehend beschrieben
wurde. Zudem ist es auf diese Weise möglich, den gewünschten
Unterdruck mit hoher Genauigkeit einzustellen.
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Das Absaugen kann beispielsweise
mit Hilfe einer oder mehrerer Vakuumpumpen ausgeführt werden.
Diese werden zunächst
saugseitig mit dem Inneren der ansonst luftdicht verschlossenen
Verpackung verbunden, worauf sie in Betrieb genommen werden. Nachdem
der gewünschte
Unterdruck erreicht ist, werden die Pumpen wieder von der Verpak kung
getrennt, wobei die Sauganschlußstellen
der Verpackungshülle
wieder luftdicht verschlossen werden.
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Eine Kombination der beiden vorstehend
angegebenen Ausführungsformen
hat den Vorteil, dass die Evakuierungszeiten kurz gehalten werden
können,
da der Unterdruck durch zwei verschiedene Maßnahmen erhalten wird, die
gleichzeitig ausgeführt
werden können.
Zudem sind die erforderlichen Presskräfte geringer, da ein höheres Packmaß gewählt werden
kann, wobei unter "Packmaß"
die Höhe des
Filter Tow Ballens bei luftdichtem Verschluß in der zur Komprimierung
verwendeten Pressvorrichtung zu verstehen ist. Schließlich läßt sich
auf diese Weise die Höhe
des Filter Tow Ballens mit guter Genauigkeit regeln. Hierdurch können äußere Einflüsse, bei
Filter Tow insbesondere Saison-, Titer-, Gewichtseinflüsse etc.,
ausgeglichen werden.
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Vorzugsweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
ein Unterdruck von etwa 0,15 bar bis 0,7 bar unterhalb des Umgebungsdruckes
erzeugt. Dies entspricht einem Absolutdruck von etwa 0,85 bis 0,3
bar innerhalb des von der Folie umhüllten Bereiches. Es handelt
sich somit um einen Unterdruck im Grobvakuumbereich, was für das efindungsgemäße Verfahren
im allgemeinen völlig
ausreichend ist. Als besonders geeignet hat sich ein Unterdruck
von etwa 0,2 bis 0,4 bar, entsprechend einem Absolutdruck von etwa
0,8 bis 0,6 bar, erwiesen. Die Auswahl des konkreten Bereiches für den Unterdruck
hängt von verschiedenen
Parametern ab, insbesondere von der Art und Menge des zu verpackenden
Materials, der gewünschten
Packungsdichte, der verwendeten Verpackungshülle usw. Grundsätzlich ist
dabei zu bedenken, dass sich umso kompaktere Verpackungen erzielen
lassen, je stärker
das Vakuum bzw. der Unterdruck ist. Auch die Ausbauchungen lassen
sich mit zunehmendem Unterdruck stärker reduzieren. Dabei muss
jedoch berücksichtigt
werden, dass die Zeiten für
das Erzielen des Unterdruckes überproportional zunehmen,
je feiner das gewünschte
Vakuum ist.
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Was die bei dem efindungsgemäßen Verfahren
verwendete Verpackungshülle
betrifft, so sollte diese so ausgewählt werden, dass die gewünschte zeitliche
Stabilität
des erzeugten Unterdruckes sowie die gewünschte mechanische Stabilität der Verpackung
gewährleistet
sind. Je nach verpacktem Gut und Art der Verwendung wird die gewünschte zeitliche
Stabilität
im Allgemeinen zwischen einigen Tagen und mehreren Monaten oder
auch Jahren variieren. Dementsprechend können Folien mit unterschiedlichen
Luftdurchlässigkeiten
zum Einsatz gelangen.
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Gemäß einer Ausführungsform
wird als Verpackungshülle
vorzugsweise eine Folie aus Polyethylen bzw. modifiziertem Polyethylen,
beispielsweise LLDPE oder LDPE, verwendet. Unter LDPE ist unter
hohem Druck hergestelltes Polyethylen niedriger Dichte zu verstehen,
wobei die Bezeichnung LLDPE die Kurzform für Polyethylen mit niedriger
Dichte und linearer Struktur ist. Eine derartige Folie hat den Vorteil,
dass es sich um eine sortenreine Folie handelt, die zudem zu geringen
Kosten erhältlich
ist. Eine Folie aus Polyethylen weist jedoch eine vergleichsweise geringe
Festigkeit auf, so dass sie insbesondere für kleinere Packungsdichten
und geringe zu verpackende Mengen geeignet ist. Aufgrund der relativ
hohen Luftdurchlässigkeit
einer Standardfolie aus Polyethylen ist sie eher für Einsatzbereiche
geeignet, bei denen die Lagerdauer einige Wochen nicht überschreitet.
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Als Alternative kann mit Vorteil
als Verpackungshülle
eine Verbundfolie mit Polyamid und Polyethylen verwendet werden.
Diese zeichnet sich durch eine besonders geringe Luftdurchlässigkeit und
eine hohe Festigkeit aus, so dass der Unterdruck über einen
langen Zeitraum im wesentlichen konstant gehalten werden kann. Vorzugsweise
beträgt der
Anteil an Polyamid etwa 1/3 und der Anteil an Polyethylen etwa 2/3.
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Bevorzugt wird eine Gasdurchlässigkeit
der Verpackungshülle
bzw. der Folie für
Luft von weniger als 10.000 cm3/(m2 * d * bar), insbesondere weniger als 200
cm3/(m2 * d * bar)
und besonders bevorzugt weniger als 20 cm3/(m2 * d * bar). Diese Werte werden nach DIN
53380-V bei 23°C
und 75% relativer Feuchte gemessen. Hierdurch wird gewährleistet, dass
das Vakuum ausreichend lange hält
und die Verpackung nicht locker wird und so kompakt wie möglich bleibt.
Der Bereich wird außerdem
durch handelsübliche
Folien (z.B. PA-PE-Verbunde) abgedeckt. Es ist zu betonen, dass
durch die Folie kein konvektiver Lufttransport stattfindet, sondern
ein Stofftransport nur über
Diffusion über
die Folie erfolgt. Die angegebenen Werte für die Durchlässigkeit beziehen
sich auf eine der Umgebungsluft analoge Zusammensetzung (ca. 78%
N2, 21% O2, 1% sonstige
Gase). Hierbei kommt es nur auf die Durchlässigkeit gegenüber Sauerstoff
und Stickstoff an. Neben Folien können im Rahmen der vorliegenden
Erfindung auch andere luftdichte Materialien eingesetzt werden,
die die vorstehenden Bedingungen erfüllen.
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Die Wasserdampfdurchlässigkeit
der Folie oder des anderen Umhüllungsmaterials
sollte bevorzugt unterhalb von 5 g/(m2 *
d) und insbesondere unterhalb von 2 g/(m2 *
d), gemessen nach DIN 53122 2. Teil bei 23°C und 85% relativer Feuchte,
liegen. Die Wasserdampfdurchlässigkeit
ist für
die formgebende Funktion der Verpackung nicht relevant. Jedoch hat
eine Verpackung, welche nicht nur luft- sondern auch wasserdampfdicht
ist, den Vorteil, dass die Produktfeuchte des Filter Tows durch
eine solche Verpackung erhalten bleibt. Dies ist bei Flter Tow von großer Bedeutung.
So wird sich die Feuchte über
den Ballen ausgleichen und kein Austausch von Wasserdampf mit der
Umgebung stattfinden. Polyethylenfolien von 100 μm Dicke weisen etwa eine Wasserdampfdurchlässigkeit
von 1 g/(m2 * d) auf.
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Was die mechanische Festigkeit betrifft,
so sollte die Verpackungshülle
bzw. die Folie zweckmäßigerweise
eine Reißkraft
von mindestens etwa 10 N/15 mm, bevorzugt mehr als 100 N/15 mm und
besonders bevorzugt mehr als 200 N/15 mm, gemessen nach DIN EN ISO
527-3, aufweisen. Die genannten Werte betreffen jeweils das Minimum
der Reißfestigkeit
in Längs-
und Querrichtung der Folie. Die konkrete Auswahl bezüglich der
Reißfestigkeit
ist in Abhängigkeit
davon zu treffen, ob der folienverpackte Ballen für den Transport
noch umverpackt wird. Als mögliche
Materialien können
in diesem Zusammenhang PE mit einer Reißkraft von 15 bis 30 N/15 mm bei
100 μm Dicke
sowie PA6 mit einer Reißkraft
von 150 bis 300 N/15 mm bei 100 μm
Dicke genannt werden.
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Allgemein haben sich Kunststoffolien
mit luftsperrenden Schichten, beispielsweise aus Polyamid, Polyester
oder Ethylen-Vinylalkohol-Copolymerisat (EVON), bzw. mit Metalloxidbeschichtung,
z.B. aus SiOx, Aluminiumoxid, etc., sowie
Aluminiumfolien als besonders vorteilhaft erwiesen. Die aufgezählten Folienarten
sind nicht als beschränkend
anzusehen. Aufgrund der Luftundurchlässigkeit der Folie wird auch
ein Aromaschutz, d.h. ein Schutz gegen von außen eindringende Aromen gewährleistet,
was bei verschiedenen verpackten Gütern von Vorteil sein kann.
Für eine
mechanische Stabilität
der Folie ist eine gewisse Zähigkeit
derselben wichtig. Dies wird besonders gut durch Polyamid erreicht.
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Eine Möglichkeit zum luftdichten Verschließen der
Verpackungshülle
bzw. der Folie besteht darin, diese zu verschweißen oder zu versiegeln. Dementsprechend
sollte die gewählte
Folie vorzugsweise verschweiß-
oder versiegelbar sein. In diesem Zusammenhang sind niedrig schmelzende
Materialien für
die Folie günstig.
Hier sind beispielsweise Polyo lefine, z.B. Polyethylen oder Polypropylen,
oder Copolymerisate mit Ethylen oder Propylen, beispielsweise EVA,
LLDPE usw., zu nennen. Materialien, die die Voraussetzung der Verschweiß- oder
Versiegelbarkeit erfüllen,
werden im folgenden als Siegelschicht bezeichnet. Eine Folie kann
gegebenenfalls aus einer solchen Siegelschicht allein oder auch
aus einem Verbund aus einer oder mehreren Siegelschicht und weiteren
Schichten, die beispielsweise die mechanische Festigkeit gewährleisten,
bestehen.
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Um ein einfaches Öffnen der Verpackung zu gewährleisten,
können
die Siegelschichten "peelbar" , d.h. nicht homogen versiegelbar,
sein. Eine solche inhomogene Siegelschicht kann auf verschiedene Weisen
hergestellt werden, beispielsweise durch Beimischen von Polybutylen
an bestimmten Stellen in die Siegelschicht oder durch Versiegeln
von Polypropylen gegen LLDPE. Eine weitere Möglichkeit des Bereitstellens
einer Öffnungshilfe
besteht im Vorsehen eines Aufreißstreifens in der Verpackungsfolie. Diese
Möglichkeit
bietet sich insbesondere bei Folien mit geringer Zähigkeit
an. Schließlich
können
herausragende Ecken oder dergleichen vorgesehen werden, welche zum
Aufschneiden beim Öffnen
der Verpackung bestimmt sind. Nach Aufschneiden der vorstehenden
Ecke kann Luft in das Innere der Verpackung eindringen, so dass
sich die Verpackung lockert. Anschließend kann diese dann problemlos
mit einem Folienmesser geöffnet
werden, ohne dass der Verpackungsinhalt beschädigt wird.
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Alternativ dazu kann auch ein Verschließen der
Verpackungshülle
bzw. der Folie durch Verklebung erfolgen. Diese Ausführungsform
hat den Vorteil, dass auf eine Siegeleinrichtung verzichtet werden
kann. Natürlich
können
auch andere geeignete Arten des Verschließens der Verpackungsfolie eingesetzt
werden, solange sie die gewünschten
Eigenschaften bezüglich
Dichtigkeit aber auch bezüglich der
mechanischen Zugfestigkeit erfüllen,
die für
den jeweiligen Einsatzbereich erforderlich sind.
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Das Versiegeln oder Verschweißen kann
beispielsweise unter Ausbildung einer überlappenden Naht erfolgen.
Eine überlappende
Naht kann vergleichsweise hohe Zugkräfte aufnehmen und so das verpackte
Material insbesondere im frisch verpackten Zustand auch dann sicher
zusammenhalten, falls die Verpackung undicht ist und somit die volle
elastische Rückstellkraft
von innen auf die Verpackung einwirkt. Diese Art des Verschlusses
ist somit besonders sicher, wobei die Folie in diesem Fall auf beiden Seiten
zweckmäßiger weise
eine Siegelschicht aufweisen sollte (oder allein aus einer solchen
Siegelschicht bestehen muss).
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann
das Verschweißen
oder Versiegeln unter Ausbildung einer Flossennaht erfolgen, welche
dem Fachmann auf dem Gebiet der Folienverarbeitung bekannt ist.
Diese hat den Vorteil, leicht von außen herstellbar zu sein, wobei
jedoch ihre Fähigkeit,
Zugbelastungen standzuhalten, geringer ist als die einer überlappenden
Naht.
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Die Verpackungshülle bzw. Folie kann beispielsweise
in Form eines einstückigen
Beutels ausgebildet sein. Die Umhüllung des bereitgestellten
Filter Tows erfolgt in diesem Fall analog der Verpackung eines Bonbons.
Alternativ dazu kann die Folie aus einem Boden, einem Deckel sowie
einer umlaufenden Manschette bestehen. In diesem Fall erhöht sich
die Gesamtlänge
der Verbindungsnähte,
da die einzelnen Teile zusammengefügt werden müssen. Gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
besteht die Folienverpakkung aus einem Deckel und einem Boden, die
gegebenenfalls vorkonfektioniert, z.B. tiefgezogen oder verbeutelt
oder ähnliches,
sind. Schließlich
besteht auch die Möglichkeit,
die Folie wie einen Tennisball aus zwei ineinandergreifenden Stücken auszubilden.
Daneben sind auch andere geeignete Arten der Ausbildung einer Folienverpackung im
Rahmen der Erfindung denkbar.
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Falls dies gewünscht wird, kann im Anschluß an das
endgültige
Verschließen
der Verpackungshülle
bzw. Folie, d.h. nach Fertigstellung der Folienverpackung, eine
Umverpakkung aus Kartonagen, Kunststoffgewebe usw. um die Folie
hinzugefügt
werden. Hierdurch kann die mechanische Stabilität der Verpackung erhöht werden,
so dass dünnere
und somit preiswertere Folien gewählt werden können. Es ist
jedoch zu betonen, dass eine solche Umverpackung im Rahmen der Efindung
nicht zwingend erforderlich ist.
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Bei Einsatz einer Umverpackung, wie
sie vorstehend geschildert wurde, besteht die Möglichkeit, dass die Folienverpackung
bewußt
mit geringer Dichtigkeit ausgebildet wird, so dass der Unterdruck innerhalb
von ein bis zwei Tagen über
den Umgebungsdruck ausgeglichen wird. Mit anderen Worten "verliert"
die Verpackung innerhalb dieses Zeitraumes ihr Vakuum. Der verpackte
Filter Tow expandiert somit in die Umverpackung hinein, wobei er
jedoch im Vergleich zu einem nach einem Verfahren des Standes der
Technik ver packten Filter Tow eine geringere Ausbauchung auf der
Ober- und Unterseite der Verpakkung aufweist.
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Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte
Folie weist vorzugsweise eine Dikke von etwa 100 bis 400 μm auf, wobei
sich ein Bereich von 200 bis 300 μm
und insbesondere von 250 bis 300 μm,
als besonders geeignet erwiesen hat. Die genaue Dicke der verwendeten
Folie ist in Abhängigkeit von
der Größe und der
Masse des zu verpackenden Fasermaterials, vom Grad der Kompression
d.h. von der Packungsdichte und von der Art des verwendeten Folienmaterials
auszuwählen.
Wie dies bereits vorstehend erwähnt
wurde, kann die Folie gegebenenfalls etwas dünner gewählt werden, wenn eine zusätzliche
Umverpackung, beispielsweise aus Kartonage, eingesetzt wird.
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Der zu verpackende komprimierbare
Filter Tow wird insbesondere in optimaler Quaderform bereitgestellt.
Hierdurch lassen sich Packungen erzielen, die besonders gut stapelbar
und handhabbar sind und einfach zu lagern sind. Das Filter Tow,
das in Form von Kabeln vorhanden ist, werden die Kabel vorzugsweise
in einzelnen Lagen übereinandergeschichtet,
wie dies bereits im Zusammenhang mit dem Verfahren nach dem Stand
der Technik geschildert wurde.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand
einer bevorzugten Ausführungsform
mit Bezug auf die beigefügte
Zeichnung detaillierter erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
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1a bis 1c einzelne Schritte einer
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens;
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2a und 2b eine Erweiterung der nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellten Verpackung;
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3a einen
Graphen, der die Eigenschaften einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten
Verpackung unter Einsatz einer Folie aus Polyethylen im Verlauf
der Zeit darstellt;
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3b einen
Graphen analog zu demjenigen von 3a,
jedoch für
eine Verbundfolie aus Polyethylen und Polyamid;
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4a verschiedene
Kurven, die den Zusammenhang von Packmaß und Gallenhöhe für verschiedene
Unterdrücke
verdeutlichen; und
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4b verschiedene
Kurven, die den Zusammenhang zwischen Zusatzvakuum und Ballenhöhe bei erhöhter Temperatur
und niedrigerem Luftdruck verdeutlichen.
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Ein Ballen eines komprimierbaren
flexiblen faserförmigen
Materials 1, im vorliegenden Fall Filter Tow, wird mit
einer Folie 2 umhüllt
und in eine Pressvorrichtung 3 eingebracht, wie dies in 1a zu sehen ist. In der
Pressvorrichtung 3, die beispielsweise über eine Presskraft von 300
bis 400 t verfügt,
wird der Ballen bis zum gewünschten
Packmaß komprimiert.
Anschließend
wird die Folie 2 bis auf einen kleinen Bereich, der als
Anschlußstelle
für den
Saugschlauch einer Vakuumpumpe 4, beispielsweise einer
Drehschieberpumpe oder ähnliches,
dient, luftdicht verschlossen. Das Innere des von der Folie 2 umhüllten Bereiches
wird dann mittels der Vakuumpumpe 4 bis zu einem gewünschten
Unterdruck evakuiert. Ist dieser erreicht, so wird der Schlauch
der Vakuumpumpe von der Folie getrennt und die Anschlußstelle
luftdicht verschlossen. Wie bereits erwähnt, kann auf den Einsatz einer
Vakuumpumpe verzichtet werden, falls nur ein geringer Unterdruck erwünscht ist,
der durch die Expansion des Ballens erzielbar ist.
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Im nächsten Schritt, der in 1b dargestellt ist, wird
die Presseinrichtung 3 geöffnet, wobei der Ballen teilweise
wieder expandiert, soweit dies die Größe der Folienverpackung zuläßt. Der
fertig verpackte Filter Tow-Ballen kann nun der Presseinrichtung
entnommen werden und ist in einem transport- und lagerfähigen Zustand,
wie dies in 1c gezeigt ist.
Die Höhe
des verpackten Ballens hängt
unter anderem von der Stärke
des erzeugten Vakuums ab.
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In den 2a und 2b ist eine weitere Stufe des
efindungsgemäßen Verfahrens
zu sehen, nämlich
das optionale Versehen des verpackten Filter Tow-Ballens mit einer
Umverpackung 5. Diese kann insbesondere für den Transport
vorgesehen werden und beispielsweise aus leichter Kartonage bestehen. Derartige
Umverpackungen sind dem Fachmann bekannt und sollen hier deshalb
nicht näher
erläutert werden.
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Die 3a und 3b zeigen jeweils einen Graphen,
der die Eigenschaften einer nach dem efindungsgemäßen Verfahren
hergestellten Verpackung unter Einsatz einer Folie aus Polyethylen
bzw. einer Verbundfolie aus Polyethylen und Polyamid im Verlauf
der Zeit darstellt. Die Polyethylenfolie von 3a wies eine Gasdurchlässigkeit
von etwa 600 ml/(m2 * d * bar) auf, während die
Gasdurchlässigkeit
der Verbundfolie von 3b nur etwa
10 ml/(m2 * d * bar) betrug. Wie aus einem
Vergleich der beiden Graphen hervorgeht, bleibt der erzeugte Unterdruck
im Fall der Verbundfolie über
mehrere hundert Tage im wesentlichen konstant, ebenso wie die Ballenhöhe. Hingegen
hat der Unterdruck im Falle der Polyethylenfolie bereits nach etwas
mehr als 100 Tagen um die Hälfte abgenommen,
während
die Ballenhöhe
im gleichen Zeitraum um mehr als 10 cm zunahm. Bei hohen beabsichtigten
Lagerzeiten von bis zu zwei Jahren und mehr ist deshalb eine Verbundfolie
trotz der höheren Kosten
vorzuziehen.
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Wie dies in 4a zu erkennen ist, kann die Ballenhöhe umso
geringer gehalten werden, je stärker
das eingesetzte Vakuum ist. In der Figur sind drei verschiedene
Graphen dargestellt, wobei der oberste die erzielbare Ballenhöhe in Abhängigkeit
vom Packmaß des
Ballens ohne den Einsatz einer Vakuumpumpe, der mittlere Graph bei
Einsatz eines Zusatzvakuums von 0,1 bar und der untere Graph bei
Einsatz eines Zusatzvakuums von 0,1 bar zeigen. Es wurde ein Filter
Tow des Typs 3Y35 mit einer Ballenmasse von 580 kg bei einem Pressdruck
von 370 t verarbeitet. Bei diesen Verhältnissen ist ein Zusatzvakuum
von 0,1 bar in etwa 60 s sicher zu erzeugen.
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In 4b ist
die Ballenhöhe
bei geänderten Umgebungsbedingungen
in Abhängigkeit
von der Stärke
des Zusatzvakuums gezeigt, wobei die Lufttemperatur etwa 40°C betrug
und der Luftdruck der Umgebung um etwa 0,05 bar höher lag
als im Beispiel von 4a.
Es ist zu erkennen, dass die Ballenhöhe bei niedrigem Luftdruck
und erhöhten
Temperaturen zunimmt.
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Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde
eine Verbundfolie aus Polyethylen und Polyamid einer Stärke von
etwa 200 μm
eingesetzt. Die Folie wurde von Hand mit Hilfe eines Siegelgeräts versiegelt,
wobei ein Manschettenteil mit einem jeweils in der Presse vorgarnierten
Deckel- und Bodenelement verbunden wurde. Die Presskraft betrug
stets 370 t. Die Verpackungskosten konnten mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens
erheblich reduziert werden.
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Gemäß einem weiteren Versuch wurde
ein Ballen gleicher Masse in einer Packungshöhe von 900 mm in eine Verbundfolie
aus Polyamid und Polyethylen gehüllt
und diese verschweißt.
Nach Öffnung der
Presseinrichtung betrug die Höhe
970 mm. Es ergab sich keinerlei Ballenbauch in der Verpackung. Über die
Zunahme des Volumens der im Ballen befindlichen Luft ergab sich
ein Unterdruck von 0,12 bar entsprechend einem Absolutdruck von
0,88 bar. Dieser Unterdruck wurde ohne Zuhilfenahme einer Vakuumpumpe
erreicht.
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In einem weiteren Versuch wurde ein
Ballen gleicher Masse in einer Packungshöhe von 900 mm in eine Verbundfolie
aus Polyamid und Polyethylen gehüllt
und diese verschweißt,
wobei das Innere der Verpackung mit Hilfe einer Vakuumpumpe auf
einen Unterdruck von 550 bar entsprechend einem Absolutdruck von
450 bar evakuiert. Nach Öffnen
der Presseinrichtung nahm der Ballen eine Höhe von etwa 930 mm ein. Es
errechnet sich ein Druck im Verpackungsinneren von 0,42 bar entsprechend
einem Unterdruck von 0,58 bar. Es entstand wiederum kein Ballenbauch
in der Verpackung.