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Ventilsack
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Ventilsack, insbesondere einen
Ventilkastensack mit Seitenwänden und eingefalteten und ggf. verstärkten Sackböden
aus einem Polymerwerkstoff sowie einem schlauch- oder manschettenartigen Ventil,
das in einen der Sackböden eingeschweißt oder -geklebt ist, zum Einfüllen des Füllgutes
mit einer Füllröhre.
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Derartige Ventilsäcke sind dem Fachmann allgemein bekannt und zum
Verpacken verschiedener Arten von Füllgütern auf automatisch arbeitenden Verpackungsmaschinen
geeignet. Insbesondere für feste, d.h. körnige oder gemahlene Füllgüter wie Kunststoffgranulate,
Streusalz, Zement, Fertigmörtel usw. haben sich Ventilsäcke, insbesondere Ventilkastensäcke
in der Form von Kreuzboden- oder Klotzbodenventilsäcken bewährt, da diese auf Paletten
gutstapelbar und transportierbar sind.
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Ventilsäcke, beispielsweise nach der DE-OS 30 08 352, werden üblicherweise
aus Kraftpapier- oder starken Kunststofffolien hergestellt. Dies richtet sich im
wesentlichen danach, welchen Wert die zu verpackenden Füllgüter darstellen, wie
empfindlich die Füllgüter sind und wie weit das mehr oder weniger teure Verpackungsmaterial
über den Verkaufspreis -im Vergleich mit den Wettbewerbsprodukten - von der Ware
getragen werden kann.
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Ventilsäcke aus Kunststoffolien haben aber auch Nachteile.
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Einerseits werden relativ schwere Folien mit einer Dicke von ca. 200
bis 250 jum verwandt. Dies erhöht bei steigenden
Rohöl- und Kunststoff-
Rohstoffkosten das Verpackungsmaterial in entsprechendem Maße. Andererseits sind
Ventilsäcke aus Kunststoffolien nicht zur Verpackung aller Arten von Schüttgütern,
insbesondere von atmungsaktiven Schüttgütern, brauchbar. Schließlich besitzen sie
den erheblichen Nachteil, daß nur eine sehr geringe Weiterreißfestigkeit des Folienmaterials
vorliegt, und daß schon eine kleine Beschädigung oder ein Einriß beim Transport
oder dgl. zur völligen Unbrauchbarkeit des Verpackungsmittels führt und die so verpackten
Füllgüter verlorengehen können oder unbrauchbar werden.
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Um diese Nachteile zu beheben, wurden schon Ventilsäcke-aus monoaxial
verstreckten Folienbändchen aus Polyolefinen hergestellt, die zu einem ebenen Flächengebilde
verwebt wurden.
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Da hierbei sowohl die Kettfäden als auch die Schußfäden -bezogen auf
den Rohstoffanteil - eine wesentlich höhere Festigkeit aufweisen, ergab sich sowohl
eine Verringerung der Rohstoffkosten und auch eine wesentliche Erhöhung der Weiterreißfestigkeit
bei einer Beschädigung eines Folienbändchens des Gewebes. Als sehr nachteilig wurde
jedoch empfunden, daß Polypropylen trotz bekannter Oberflächenbehandlungsverfahren,
wie beispielsweise einer Behandlung durch Flammen oder durch Koronaentladungen,
aufgrund seiner chemischen Struktur nur eine schlechte Benetzbarkeit aufweist und
daher die schlauch- oder manschettenartigen Ventile, die üblicherweise in einen
der Sackböden eingeschweißt oder eingeklebt werden, sich nicht zufriedenstellend
mit dem Bändchengewebe verbinden lassen.
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Zur Behebung dieses Nachteils wurde das Polypropylenfolienbändchengewebe
nach der Oberflächenbehandlung mit Koronaentladungen beidseitig durch Laminierung
mit einer Siegelschicht versehen, so daß sich das Einfüllventil nunmehr
einkleben
oder einschweißen ließ und der Sackboden zuverlässiger verschlossen werden konnte.
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Derartig hergestellte Ventilsäcke entsprechen in vieler Hinsicht -
insbesondere hinsichtlich ihres Gewichtes und Rohmaterialeinsatzes sowie der Weiterreißfestigkeit
der Gewebe und deren Siegelbarkeit - den hohen Anforderungen der Anwender. Dabei
darf nicht unerwähnt bleiben, daß die genannten Verbesserungen naturgemäß ihren
Preis in erhöhten Investitionskosten für die Maschinen und in einer umständlicheren
Herstellung der Gewebe und ihrer Konfektionierung haben.
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Durch die Aufbringung von Siegelschichten auf die Gewebe zur Erhöhung
ihrer Schweiß- oder Verklebbarkeit wird jedoch ein Erzeugnis gebildet, das ähnliche
Eigenschaften wie eine Folie aufweist, d.h. es wird die Atmungsfähigkeit des Foliengewebes
an den Kreuzungsstellen der sich in Kette und Schuß überdeckenden Folienbändchen
beseitigt.
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Damit eignen sich die beschriebenen Ventilsäcke aus Folienbändchenmaterial
aber nicht mehr für die Verpackung von atmungsaktiven Schüttgütern. Hierunter fallen
insbesondere Nahrungsmittel und Futtermittel, wie beispielsweise Mais, Getreide,
Reis, Hülsenfrüchte usw.
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Für die Verpackung derartiger atmungsaktiver Füllgüter wurden daher
bisher ausschließlich Sackgewebe aus Baumwolle oder Jute verwandt.
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Hieraus ergibt sich die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen
Ventilsack der eingangs definierten Art zu schaffen, der - bei geringem Gewicht
und geringem Rohmaterialeinsatz sowie guter Siegel- und Verklebbarkeit - ganz speziell
auch zur Verpackung atmungsaktiver, vorzugsweise körniger Füllgüter geeignet ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegeben.
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Im Unterschied zu den Ventilsäcken nach dem Stand der Technik wird
nach der Erfindung vorgeschlagen, die Polypropylenbändchen bereits bei ihrer Herstellung,
vorzugsweise durch Koextrusion oder Laminierung, beidseitig mit Siegelschichten
eines Polymerwerkstoffes zu versehen und die Verbundfolienbändchen nach der monoaxialen
Reck- und Wärmebehandlung zu einem Flächengebilde zu verarbeiten, aus dem der Ventilsack
dann konfektioniert wird. Hierdurch wird erreicht, daß einerseits die Folienbändchen,
deren die Festigkeit aufweisende Kernschicht im wesentlichen aus Polypropylen besteht,
sich einfach versiegeln bzw.
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verkleben lassen, so daß das schlauch- oder manschettenartige Ventil
ohne Schwierigkeiten eingeklebt werden kann; andererseits bleibt aber die Atmungsfähigkeit
eines solchen Flächengebildes gewahrt, weil z.B. das Gewebe nach dem Weben nicht
insgesamt mit Siegelschichten versehen wird.
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Das Flächengebilde für die Herstellung des Ventilsackes kann insbesondere
ein Gewebe, Gewirke oder Gestrick sein.
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Es kann in der Weise verarbeitet werden, daß es durch Längsfalten
und Schweißen, Verkleben oder Nähen einer im wesentlichen parallel zu der Längsfalte
verlaufenden Naht zu einem Schlauch oder Schlauchabschnitt geformt wird, aus dem
dann nach dem üblichen Herstellungsverfahren und auf den bekannten Maschinen Ventilsäcke
hergestellt werden.
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Bevorzugt ist es jedoch, daß das Flächengebilde bereits als nahtloser
Schlauch oder Schlauchabschnitt auf einer Textilmaschine, insbesondere auf einer
Rundweb-, Rundstrick-oder Rundwirkmaschine hergestellt wird, so daß ein vorzugsweise
endloser Schlauch nur noch in entsprechende Schlauchabschnitte aufgeteilt werden
muß und die Herstellung einer
zusätzlichen Längsnaht im Bereich
der späteren Seitenwände des Ventilsackes und damit ein Arbeitsschritt entfällt.
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Die Verbundfolienbändchen des Flächengebildes werden nach einer bevorzugten
Ausführungsform im Flächengebilde verschiebefest fixiert, indem dieses zwischen
beheizten und eine Pressung auf das Flächengebilde ausübenden Walzen hindurchgeführt
wird. Dies ist bei einem ebenen Flächengebilde durch Verwendung bekannter beheizter
Kalanderwalzen sehr einfach möglich. Liegen jedoch Schlauchabschnitte eines Flächengebildes
vor, so kann die Wärmefixierung mit einer Vorrichtung erfolgen, bei der die beheizten
Walzen einseitig gelagert sind und auseinandergefahren werden können, um den Abschnitt
des Flächengebildes über die eine der beiden beheizten Walzen zu ziehen und die
Walzen dann wieder derart zuzustellen, daß die gewünschte Pressung erfolgt. Die
Pressung bleibt so lange erhalten, bis der gesamte Umfang des Schlauchabschnittes
durch den Walzenspalt hindurchgelaufen ist. Im Einzelfall ist abzuwägen, ob zum
Fixieren der Folienbändchen ein kontinuierliches oder diskontinuierliches Verfahren
günstiger ist, ob Flach- oder Schlauchware hergestellt wird und ob Längsschweißnähte
vertretbar sind.
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Die Verbundfolienbändchen nach der Erfindung haben einen Anteil von
60 bis 90 Gewichtsprozent Polypropylen als Kernschicht zur Erzielung der erforderlichen
Festigkeit und die Siegelschichten einen Anteil von jeweils 5 bis 20 Gewichtsprozent
eines siegelfähigen oder verklebbaren Polymerwerkstoffes, der vorzugsweise aus Hochdruckpolyäthylen
(LDPE) oder Äthylenvinylacetat (EVA) oder dgl.
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besteht und eine niedrigere Erweichungs- bzw. Schmelztemperatur als
das Polypropylen aufweist. Da die Siegelschichten nicht die Aufgabe haben, die Festigkeit
der Folienbändchen zu erhöhen, werden sie nur mit einer solchen
Stärke
aufgetragen, daß eine hinreichende Verklebbarkeit oder Siegelbarkeit der Verbundfolienbändchen
erzielbar ist.
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Am Gesamtgewicht des Ventilsackes gemessen, kann-somit der Kostenanteil
für die Siegelschichten niedriger gehalten und genauer eingestellt werden als-bei
der zuvor erwähnten Laminierung eines fertigen Gewebes.
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Für verschiedene Anwendungsfälle werden die Polymerwerkstoffe für
die Ventilsäcke - sowohl für die aus einer Folie als auch für die aus einem Folienbändchengewebe
gefertigten Ventilsäcke - eingefärbt. Insgesamt wird dabei ein Anteil von ca. 2
bis 3% Farbstoff benötigt, was einen bei derartigen Massenartikeln nicht zu vernachlässigenden
Kostenfaktor ausmacht. In Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird daher als
bevorzugte Lösung vorgeschlagen, daß nur der die Siegelschichten der Verbundfoiienbändrhen
bildende Polymerwerkstoff eingefärbt wird, während das zwischen den Siegelschichten
extrudierte Polypropylen naturbelassen bleibt. Hiermit verringert sich der Farbstoffzusatz
auf ca. 2 bis 3% des im Durchschnitt insgesamt 20 Gewichtsprozent ausmachenden Siegelmaterials,
während 2 bis 3% Farbstoff für das im Durchschnitt 80 Gewichtsprozent betragende
Polypropylen der Kernschicht solcher Verbundfolienbändchen eingespart werden kann.
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Nach der vorliegenden Erfindung werden Flächengebilde hergestellt,
die im Vergleich zu dem bisher für Polypropylen Erreichbaren eine ausgezeichnete
Benetzbarkeit von mehr als 45 Nm/m und insbesondere zwischen 46 und 52 Nm/m bzw.
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dyn/cm aufweisen. Sie haben damit überraschend gute Voraussetzungen
für das Verkleben oder Einschweißen des Füllventils und das Verschließen des Sackgewebes
in einem industriellen Fertigungsprozeß. Die angegebenen Daten beziehen sich auf
die Prüfmethode für die Benetzbarkeit von Polypropylenfolien gemäß DIN 53364.
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Neben dem beschriebenen Ventilsack ist auch das Flächengebilde aus
sich kreuzenden Verbundfolienbändchen, insbesondere ein Gewebe, Gewirke oder Gestrick
zur Herstellung eines Ventilsackes aus einer beidseitig mit Siegelschichten versehenen
Polypropylen-Kernschicht, Gegenstand der Erfindung, wobei dieses Flächengebilde
so behandelt ist, daß die Verbundfolienbändchen durch eine Druck- und Wärmebehandlung
an den Berührungs- bzw. Kreuzungsstellen der Verbundfolienbändchen verschiebefest
fixiert sind. Solche Flächengebilde werden bevorzugt für die Herstellung der beschriebenen
Ventilsäcke verwandt, finden jedoch auch Anwendung in technischen Bereichen, insbesondere
im Baubereich als Dachunterziehbahn, für Filtrationszwecke oder dgl.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels
beschrieben und durch die beigegebene Zeichnung erläu.tert.
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Es zeigen: Fig. 1 einen Abschnitt eines Gewebes aus Verbundfolienbändchen
nach der Erfindung mit den ersten Faltkanten zur Bildung eines Sackbodens und des
eingeklebten Füllventils in der Ansicht; Fig. 2 den Ventilsack nach Fig. 1 nach
der Fertigstellung eines Sackbodens mit Verstärkungslage in der Ansicht; Fig. 3
einen gefüllten Ventilsack in perspektivischer Darstellung; Fig. 4 ein Verbundfolienbändchen
zur Herstellung eines Sackgewebes im Längsschnitt in stark vergrößertem Maßstab.
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Fig. 1 zeigt einen Abschnitt eines flachgelegten Gewebeschlauches
1 aus Verbundfolienbändchen 12 gemäß der Erfindung. Die Verbundfolienbändchen 12
sind sowohl in der
Kette als auch im Schuß des flachgelegten Gewebeschlauches
1 angeordnet.
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Zur Herstellung eines Ventilkastensackes wird das zunächst als Endlosschlauch
angelieferte Gewebe, Gewirke, Gestrick oder dgl. in Abschnitte mit der gewünschten
Konfektionsgröße zugeschnitten. Mittels Falteinrichtungen wird nun das Ende des
Gewebeschlauches 1 etwa in der Breite des Sackbodens 6 (Fig. 2) um eine Faltkante
2, die senkrecht zu den Längsfalten 3 des Gewebeschlauches 1 verläuft, gefaltet.
Mittels dem Fachmann bekannter Einrichtungen wird dabei der doppelt liegende Gewebeschlauch
1 getrennt und so auseinandergefaltet, daß die unten liegende Schlauchhälfte in
der ursprünglichen Lage des Gewebeschlauches 1 verbleibt, während die obere Hälfte
des Gewebeschlauches auf den an die Faltkante 2 sich anschließenden Schlauchabschnitt
zu liegen kommt. Hierzu wird der Gewebeschlauch an den Enden 5 der Faltkante 2 niedergehalten.
Hierdurch entstehen die gleichschenkeligen Dreiecke 4a und 4b mit den Spitzen 5.
Hinsichtlich der Faltkante 2 sind dadurch zwei gleichschenkelige Trapeze gebildet,
aus denen durch weiteres Falten im folgenden einer der Sackböden 6 des Ventilkastensackes
gebildet wird.
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Nunmehr wird ein schlauch- oder manschettenartiges Füllventil 13 auf
das mit 4a bezeichnete'gleichschenkelige Dreieck aufgeklebt, und zwar derart, daß
eine Klebeverbindung zwischen der Ventilfolie und dem Dreieck 4a vorliegt, während
eine Klebeverbindung im Bereich der Lippe 13a des Füllventils 13 nicht besteht.
Das Füllventil selbst besteht vorzugsweise aus einem kurzen Abschnitt einer Blasfolie
aus Hochdruckpolyäthylen, das sich mit den Siegelschichten 11a, 11b der Verbundfolienbändchen
12 des Gewebeschlauches 1 gut verkleben oder bei niedrigen Temperaturen verschweißen
läßt.
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Es sei erwähnt, daß die Füllventile 13 auch andere Konstruktionen
aufweisen können und die Art der Füllventile 13 für die vorliegende Erfindung von
untergeordneter Bedeutung ist. Wesentlich ist ausschließlich, daß das Füllventil
13 zur Befüllung des Ventilsackes mit einem Füllrohr geeignet sein muß und vorzugsweise
in einen der beiden Sackböden 6 eingeklebt oder eingeschweißt wird.
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Der das Füllventil 13 bildende Folienschlauch hat im flachgelegten
Zustand etwa die Breite des Sackbodens 6. Es werden nun parallel zur Faltkante 2
und zu den Seitenkanten des Füllventils 13 zwei weitere Faltungen längs der Bodenseitenfalzlinien
7a und 7b vorgenommen. Die Kanten 7a, 7b bilden später die Seitenkanten des Sackbodens
6. Nach der Faltung der trapezförmigen Flächen um die Kanten 7a und 7b nach innen
in Richtung auf die Faltkante 2 hin überlappen sich die Bodenflächen vorzugsweise
um einen geringen Betrag. Schließlich wird der gebildete Sackboden 6 mit einem entsprechenden
Folienzuschnitt 8 verklebt, wie dies aus Fig. 2 hervorgeht. Dieser Folenzuschnitt
8 dient zur Verstärkung des Sackbodens 6 und erhöht dessen Steifigkeit bzw. verbessert
die Festigkeit der Klebestellen infolge einer ganzflächigen Verklebung.
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Die Herstellung des Sackbodens 6 am anderen Endendes Ventilsackes
erfolgt in entsprechender Weise, jedoch ohne das Einkleben eines entsprechenden
Füllventils 13. Nach Fertigstellung der Ventilsäcke werden diese am Ende der Fertigungsstation
gestapelt und abgepackt.
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Zum Befüllen der Ventilsäcke in einer automatischen Abfüllanlage wird
eine Füllröhre in das geöffnete Füllventil 13 hineingesteckt, nachdem der Sackboden
6 entsprechend auseinandergefaltet worden ist. Ein fester Anschluß der
Einfüllröhre
an den Ventilsack erfolgt beispielsweise durch eine nicht dargestellte Füllröhre,
die an ihrem Mundstück eine pneumatisch aufblähbare Manschette aufweist, die sich
so weit aufweiten läßt, daß sie die öffnung des Füllventils 13 dichtend abschließt.
Durch das Füllgut wird der Ventilsack gefüllt und aus der flachliegenden Form in
eine Kastenform gemaß Fig. 3 gebracht, wobei sich Längskanten 9 - von den Ecken
der Sackböden 6 ausgehend - ausbilden und die ursprünqlichen Seitenkanten 3 und
die Spitzen 5 der Dreiecke 4a und 4b verschwinden. - Die verdrängte Luft kann an
den Kreuzungsstellen des Verbundfoliengewebes 1 entweichen. Am Ende des Füllvorganges,
bei dem das Füllgut die Seitenwande 14 des Ventilkastensackes ausgebeult hat, wird
die nicht verklebte Dichtlippe 13a des Füllventils 13 geschlossen, sobald die Füllröhre
aus dem Füllventil 13 herausgezogen ist und der Ventilsack flachgelegt wird, beispielsweise
auf ein Förderband abgelegt wird. Das Füllgut ist nun im Ventilkastensack verpackt,
der auf üblichen Paletten gestapelt wird und somit leicht transportierbar ist.
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In Fig. 4 ist in einer stark vergrößerten Darstellung ein Verbundfolienbändchen
12 gezeigt, aus dem die Kett-und Schußfäden des Gewebeschlauches 1 bestehen. Es
handelt sich um ein Verbundfolienbändchen 12, das aus einer Polypropylen-Kernschicht
10 und beidseitigen Siegelschichten 11a, 11b aus einem verkleb- oder bei niedrigen
Temperaturen verschwßbaren Polymeren besteht und das eine gute Haftung mit der Polypropylen-Kernschicht
10 einzugehen vermag. Als Deckschichten haben sich insbesondere Hochdruckpolyäthylen
und Äthylenvinylacetat bewährt.
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Das hervorstechende Merkmal des beschriebenen Ventilsackes ist seine
Atmungsfähigkeit und damit seine Verwendbarkeit zur Verpackung von atmungsaktiven
Schüttgütern, insbesondere körnigen Schüttgütern, die Feuchtigkeit abgeben oder
aufnehmen bzw. Kohlendioxid oder dgl. abgeben. Hinzu kommt der geringere Aufwand
für Rohstoffe, da die Verbundfoienbändchen bei hinreichender Festigkeit des Gewebes
nur eine Dicke von 55 pn aufweisen, während die Folienstärke für Schwergutsäcke
bisher ca. 250'um beträgt.
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BEZUGS ZEICHENAUFSTELLUNG 1 Gewebe, flachgelegter Gewebeschlauch
2 Faltkante 3 Längs falte des flachgelegten Gewebeschlauches oa, 4b gleichschenkeliges
Dreieck in Bodenfaltung 5 Spitze des gleichschenkeligen Dreiecks 6 Sackboden 7a,
7b Bodenseitenfalzlinie, Kante 8 Folienzuschnitt zur Verstärkung des Sackbodens
9 Längskante 10 Polypropylen-Kernschicht 11a, 11b Siegelschicht der Verbundfolienbändchen
12 Verbundfolienbändchen 13 Füllventil 13a Lippe des Füllventils 14 Seitenwand des
Ventilkastensackes
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