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TECHNISCHES GEBIET:
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verpackungsmaterial mit einer hohen Bedruckbarkeit und Recycelbarkeit.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines
derartigen Verpackungsmaterials.
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Die hierbei verwendeten Ausdrücke "Recycelbarkeit"
und "recycelbare Rohstoffe" beziehen sich sowohl auf Material- als
auch Energierückgewinnung,
wie z. B. die Wiederverwendung von Rohstoffen, die in dem Verpackungsmaterial
enthalten sind, wenn neues Verpackungsmaterial hergestellt wird, die
biologische Wiedergewinnung von nahrhaften Substanzen, die in dem
Verpackungsmaterial enthalten sind, mittels Kompostierung, eine
Energierückgewinnung,
wenn das Verpackungsmaterial verbrannt wird, und ähnliches.
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Vor oder in Verbindung mit der Verwendung des
Verpackungsmaterials gemäß der Erfindung
in einer Verpackung, wird eine Abstandsschicht, die in dem Verpackungsmaterial
enthalten ist und ein Matrixmaterial und Verstärkungsfasern aus Zellstoff
enthält,
ausgedehnt, wobei sowohl das Matrixmaterial als auch die Verstärkungsfasern
aus Zellstoff auf erneuerbaren oder recycelbaren Rohstoffen basieren. Vor
der Ausdehnung wurde die Abstandsschicht auf eine oder mehrere Oberflächenschichten,
welche Zellstofffasern aufweisen, aufgebracht und daran verbunden.
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Die Oberflächenschicht(en) des Verpackungsmaterials
gemäß der Erfindung
schafft(schaffen) eine oder mehrere glatte Außenflächen mit einer hohen Bedruckbarkeit.
Ferner kann das Verpackungsmaterial gemäß der Erfindung auf einfache Weise
als ein Rohstoff für
neues Verpackungsmaterial wiederverwendet werden. Das Verpackungsmaterial
gemäß der Erfindung
ist dafür
vorgesehen, Wellpappe oder andere Verpackungsmaterialien mit ähnlichen
Anwendungsgebieten zu ersetzen. Das Verpackungsmaterial gemäß der Erfindung
kann beispielsweise in Boxen oder in schutzfähigen, lagenförmigen Umhüllungen
und auch bei Anwendungen mit höheren
Anforderungen an die Bedruckbarkeit, als dies für herkömmliche Wellpappe gewöhnlich ist,
verwendet werden.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG:
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Wellpappe ist ein seit langem bekanntes
Verpackungsmaterial und sorgt für
eine Anzahl erheblicher Vorteile, wie z. B. leichtes Gewicht, hohe
Steifigkeit, Recycelbarkeit und einen verhältnismäßig niedrigen Preis.
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Die Herstellung von Wellpappe beginnt
mit Liner und einer Wellenlage. Hierbei bezieht sich Liner auf eine
Papierqualität
mit einer hohen Zug- und Reißfestigkeit,
die dafür
vorgesehen ist, in der fertigen Wellpappe Oberflächenschichten zu bilden. Liner
wird bevorzugt aus ungebleichter Sulfatpulpe aus Weichholz hergestellt,
jedoch hat jüngst
ein Wechsel zu der Verwendung zu recycelten Fasern stattgefunden,
die aus Wellpappe entstehen, als Rohstoff in einem sogenannten Testliner.
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Ferner hat im Hinblick auf die Verbesserung der
Bedruckbarkeit, die Herstellung von Mehrschicht-Liner begonnen,
wobei die Schicht des Liners, für
die vorgesehen ist, dass sie in einem fertigen Wellpappebehälter sichtbar
ist, aus gebleichter chemischer Pulpe gebildet ist, und/oder einen
Füller mit
einer hohen Helligkeit enthält.
In der Regel wird ein derartiger Liner "weißer Ober-Liner" ("white top
liner") genannt.
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Die Wellenlage ist die gewellte Papierschicht in
Wellpappe und hat die Aufgabe, die fertige Wellpappe mit hoher Steifigkeit
und mit Voluminösität zu versehen,
bevorzugt durch die Schaffung eines Abstandes zwischen den Liner-Schichten,
die Teil der Wellpappe sind. Eine Wellenlage wird im Allgemeinen
aus halbchemischer Pulpe, beispielsweise neutraler Sulfitpulpe (NSSC)
hergestellt.
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Es gibt Qualitätsstufen von Wellpappe, die eine
einzige Liner-Schicht aufweisen, die mittels eines geeigneten Haftmittels
an eine gewählte
Wellen-Schicht in einer Wellpappe-Maschine angebracht wurde, die
für diesen
Zweck vorgesehen ist.
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Jedoch tritt es häufiger auf, dass zwei Liner-Schichten
an jede Seite einer gewellten Wellen-Schicht angebracht wurden,
oder dass die Wellpappe aus einer großen Anzahl von alternierenden Liner-
und Wellen-Schichten besteht, beispielsweise in der Sequenz Liner/Wellenlage/Liner/Wellenlage/Liner.
Hierbei wird die Anzahl von Schichten unter anderem durch die Dauerhaftigkeit
bestimmt, die für den
fertigen Wellpappe-Behälter
erforderlich ist.
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Wenn Wellpappe hergestellt wird,
ist ein häufig
auftretendes chemisches Zusatzmittel unterschiedliche Formen von
Stärke
oder Stärkederivaten. Eine
derartige Hinzufügung
von Stärke
kann beispielsweise als ein Trockenfestigkeitsmittel in der Liner-Herstellung
verwendet werden, oder als ein Haftmittel, wenn Liner und eine Wellenlage
in Wellpappe verwandelt werden.
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Der allmählich ansteigende Bedarf an
wirtschaftlichem Umgang mit den Ausgangsstoffen und Recycling haben
dazu geführt,
dass Wellpappe-Abfall und Abfallpapier, das Wellpappe enthält, heutzutage
ohne Probleme, die erwähnt
werden müssten, recycelt
werden können,
solange die Hauptkomponenten, die enthalten sind, Zellstofffasern
und Stärke sind,
und der Stärkeanteil
nicht zu hoch wird. Gewisse synthetische Zusatzstoffe, Plastikschichten,
Plastikteilchen oder andere Zusatzstoffe in Verpackungsmaterialien
können
jedoch das Recycling schwierig machen und bei der Herstellung zu
Störungen
führen.
Deshalb ist es wünschenswert,
dass das recycelte Ausgangsmaterial, das wiederverwendet wird, beispielsweise
bei der Liner-Herstellung, keine großen Mengen derartiger ungewollter Komponenten enthält, und
dass der Anteil von Stärke
oder Stärkederivaten
bezüglich
des Anteils von Zellstofffasern nicht zu hoch ist.
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In Verbindung damit ist zu erwähnen, dass andere
"natürliche"
Polymere, die ähnliche
Eigenschaften wie Stärke
aufweisen, gut für
die Recyclierung in einem Herstellungsverfahren für Liner,
Wellenlage oder ein anderes Ausgangsmaterial für Verpackungsmaterial funktionieren
können.
Es gibt eine Anzahl derartiger "natürlicher" Polymere, die auf
erneuerbaren Rohstoffen basieren und die grundsätzlich auf entsprechende Art
und Weise wie Stärke
wiedergewonnen werden können,
solange der Anteil von "natürlichem"
Polymer in dem Verfahren nicht zu hoch wird. Beispiele derartiger
"natürlicher"
Polymere, die in diesem Zusammenhang üblicherweise auf der gleichen
Linie wie Stärke
angeordnet werden können,
sind Carboxy-Methylzellstoff
(CMC), Alginat, Casein, Glutionleim, Polylactide (PLA), Pentosane, Chitin
und andere Polymere, die aus natürlichen,
in kurzer Zeit erneuerbaren, nicht fossilen Rohstoffen hergestellt
wurden.
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Es wurde kürzlich vorgeschlagen, Verpackungsmaterial
aus expandierter Stärke
herzustellen. Demzufolge offenbart die Patentveröffentlichung
US 5 035 930 ein biologisch abbaubares,
geformtes Produkt mit einer expandierten Stärke, mit einem hohen Amyloseanteil
von wenigstens 45%. Das expandierte Produkt, so wird beansprucht,
weist eine geringe Dichte, eine geschlossene Zellenstruktur auf,
und ist komprimierbar. In der
US
5 035 930 ist ferner die Verwendung des expandierten Stärkematerials
in einem biologisch abbaubaren Verpackungsmaterial, wie z. B. einem
Einsatz oder einer losen Füllung
offenbart.
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Ferner offenbart die Patentveröffentlichung
EP 0 696 612 A2 biologisch
abbaubare, geschäumte Artikel
und ein Verfahren für
ihre Vorbereitung. Die geschäumten
Artikel, so wird beansprucht, weisen eine Dichte von zwischen 5
und 300 kg/m
2 auf und werden mittels der
Ansammlung von geschäumten Teilchen
erhalten, die eine Zusammensetzung mit einem thermoplastischen Stärke-Material
oder einem thermoplastischen natürlichen
Polymer, das in der Lage ist, Wasser zu absorbieren, wenn es in
einem thermoplastischen Zustand umgewandelt wird, ein thermoplastisches
Polymer und Wasser aufweisen. Die Aufgabe des thermoplastischen
Polymers, so wird beansprucht, ist es, die Festigkeit der geschmolzenen
Zusammensetzung zu verbessern und geschäumte Teilchen zu erhalten,
die eine hohe Elastizität
und eine geringe Feuchtigkeitsempfindlichkeit aufweisen. In der
EP 0 696 612 A2 wird
ferner offenbart, dass Sandwichstrukturen leicht dadurch ausgebildet
werden können,
dass eine oder mehrere Lagen oder Tafeln, die durch die Ansammlung
von geschäumten
Teilchen erhalten wurden, verbunden werden, und dass die biologisch
abbaubaren Lagen oder Tafeln mit Papierlagen, Kartonlagen oder einer Folie
oder einer Lage aus biologisch abbaubaren Plastwerkstoff oder aus
einem herkömmlichen
Plastwerkstoff verbunden werden können. Ferner wird offenbart,
dass Zellstofffasern in derartigen Lagen oder Tafeln zusammen mit
den geschäumten
Teilchen enthalten sein können.
Die WO 94/05492 offenbart einen Schichtstoff mit gehärteter Stärke, die
an ein anderes Material verbunden ist. Der Schichtstoff wird dadurch
erhalten, dass eine Suspension aus expandierter Stärke zwischen
zwei Außenschichten
extrudiert wird.
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Etwas, das als ein Nachteil bei herkömmlicher
Wellpappe empfunden werden kann, ist, dass die gewellte Wellen-Schicht
an den Liner nur an seinen Wellenbergen angebracht ist. Dies führt zu Problemen
mit sogenannten "Waschbrettwirkungen". Dies bedeutet, dass die Außenfläche der
Wellpappe, d. h. der Liner eine waschbrettartige Gestalt mit Wellenbergen
und Wellentälern
annimmt. Dies führt
zu einer umfangreich verschlechterten Bedruckbarkeit und bedeutet
unter anderem, dass ein Bedrucken der Wellpappe bislang im Allgemeinen
auf vergleichsweise einfache flexographische Drucktechniken beschränkt war.
Bislang bekannte Verpackungsmaterialien aus expandierter Stärke, ohne
irgendwelche Oberflächenschichten
aus Papier, können
nur mit der Verwendung von besonderen Drucktechniken bedruckt werden.
Ferner kann die Wiedergewinnung derartiger Verpackungsmaterialien
in Rohstoff für neues
Verpackungsmaterial bestimmte Schwierigkeiten aufwerfen, und die
Wegwerfmöglichkeiten
oder das Kompostieren oder die Abfallverbrennung beschränken.
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Probleme mit unebenen Außenflächen und einer
nicht zureichenden Bedruckbarkeit können auch entstehen, wenn Verpackungsmaterialien
mit geschäumten
Stärketeilchen
betroffen sind, welche Teilchen in Tafeln oder Lagen in einem vorausgedehnten
Zustand ausgebildet wurden, und die nachfolgend, mittels Laminierung,
mit Oberflächenschichten
aus Papier versehen wurden. Der Grund dafür liegt darin, dass expandierte
Stärketeilchen
mit einer Dichte/Härte,
die von dem Binder unterschiedlich ist, der eine derartige Tafel
oder Lage zusammenhält, leicht
Unregelmäßigkeiten
in einer äußeren Oberflächenschicht
aus Papier erzeugen kann und zu einer verschlechterten Bedruckbarkeit
führen
kann. Ferner kann das Recycling derartiger Materialien wegen der verhältnismäßig großen Anzahl
der enthaltenen chemischen Komponenten, die ferner chemische Verbindungen
umfassen können,
die auf ungewünschten, nicht
erneuerbaren, fossilen Rohstoffen basieren, zu einigen Schwierigkeiten
führen.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG:
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Demzufolge ist eine erste Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren für die Herstellung eines Verpackungsmaterials
zu schaffen, das die obengenannten Probleme des Standes der Technik löst, und
das wenigstens eine Außenfläche mit
einer hohen Bedruckbarkeit schafft, und das ferner eine Recycelbarkeit
in Rohstoff für
eine erneute Herstellung von Verpackungsmaterial schafft.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung
ist es, ein Verpackungsmaterial zu schaffen, das gemäß dem Verfahren
hergestellt wird. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein
Verpackungsmaterial anzubieten, das Transport- und Lagerkosten verringert, und das
die Wahlmöglichkeiten
vergrößert, wenn
das Material in Verpackungszuschnitte oder Verpackungen umgewandelt
wird.
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Gemäß dem nachfolgenden Anspruch
1 wird diese Aufgabe der Erfindung mittels eines Verfahrens zur
Herstellung eines Verpackungsmaterials für die Herstellung von Verpackungszuschnitten
und Verpackungen gelöst,
das die Schritte des Vorsehens wenigstens einer Oberflächenschicht
in der Form einer fortlaufenden Materialbahn, die im Wesentlichen
aus Zellstofffasern besteht, und des Aufbringens einer Abstandsschicht
daran, wobei die Abstandsschicht ein Matrixmaterial und Verstärkungsfasern
aufweist, so dass die Oberflächenschicht
an die Abstandsschicht verbunden wird, aufweist. Das Verfahren ist dadurch
gekennzeichnet, dass das Matrixmaterial in der Abstandsschicht in
einer ausdehnbaren Form während
der Aufbringung derselben auf die Oberflächenschicht vorliegt, und dass
das Matrixmaterial in einem getrennten Verfahrensschritt, nach dem
Aufbringungsschritt, ausgedehnt wird.
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Ein Verpackungsmaterial gemäß der Erfindung
mit wenigstens einer Oberflächenschicht,
die im Wesentlichen aus Zellstofffasern besteht, und wenigstens
einer Abstandsschicht, wobei die Abstandsschicht ein Matrixmaterial
und Verstärkungsfasern enthält, bevorzugt
Zellstoff-Verstärkungsfasern,
und wobei die Abstandsschicht an die Oberflächenschicht verbunden ist,
ist in erster Linie dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixmaterial
in der Abstandsschicht in einem ausdehnbaren Zustand vorliegt, und
dadurch, dass das Verpackungsmaterial gemäß dem Verfahren nach einem
der Ansprüche
1 bis 8 hergestellt wird.
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Es ist vorteilhaft, wenn sowohl das
Matrixmaterial als auch die Verstärkungsfasern auf erneuerbaren
oder recycelbaren Ausgangsmaterialien basieren. Gemäß der Erfindung
befindet sich das Matrixmaterial und die Abstandsschicht in einem
ausdehnbaren Zustand, und die Abstandsschicht ist eine ebene, fortlaufende
Schicht, die an die Oberflächenschicht
mit der Vielzahl von Verbindungsstellen verbunden ist, die im Wesentlichen
fortlaufend in der Ebene des Verpackungsmaterials verteilt sind,
zwischen der Abstandsschicht und der Oberflächenschicht, so dass eine ebene
Außenfläche mit
einer hohen Bedruckbarkeit an der Oberflächenschicht erzeugt wird. Ferner
sind gemäß der Erfindung
die Menge von Matrixmaterial, der Zellstofffasern in dem Verpackungsmaterial
und die Festigkeit der Verbindungsstellen, wenn sich das Material
in einem vollständig
nassen Zustand befindet, dafür
angepasst, zu ermöglichen,
dass das Ausgangsmaterial für
die erneute Herstellung des Verpackungsmaterials wieder beansprucht
wird.
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Um die Aufgaben der vorliegenden
Erfindung zu erfüllen,
ist die Art des Matrixmaterials, das auf erneuerbarem oder recycelbarem
Ausgangsmaterial basiert, das in der Abstandsschicht verwendet wird,
grundsätzlich
irrelevant, solange das erhaltene Verpackungsmaterial in der Lage
ist, die Merkmale zu erfüllen,
die in den nachfolgenden Ansprüchen
definiert sind. Demzufolge muss das Matrixmaterial ausdehnbar sein,
als eine ebene, fortlaufende Schicht aufbringbar sein, und ein Recyceln
des Verpackungsmaterials ermöglichen.
Folglich muss das verwendete Matrixmaterial irgendeine Form eines Ausdehnungsmittels,
beispielsweise Wasser, eine chemische Verbindung, die Gas abgibt,
wenn sie erwärmt
wird, oder ähnliches
enthalten.
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Die Aufbringung der Abstandsschicht
kann mit einer beliebigen Art von Gerät stattfinden, welche die Fähigkeit
aufweist, eine Abstandsschicht mit Matrixmaterial und Verstärkungsfasern
aus Zellstoff, auszubilden und aufzubringen, solange die aufgebrachte
Abstandsschicht die Anforderungen erfüllt, die gemäß der Erfindung
gestellt werden.
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Eine Abstandsschicht für die Verwendung
in dem Verpackungsmaterial gemäß der Erfindung kann
beispielsweise analog zu bislang bekannten Extrusionstechniken ausgebildet
und aufgebracht werden, wobei die Stärke in einen thermoplastischen Zustand
in einem Extruder gebracht wird, und in eine bahnförmige Abstandsschicht
ausgebildet wird, welche auf die Oberflächenschicht oder zwischen zwei Oberflächenschichten,
beispielsweise aus Liner aufgebracht wird. Hierbei kann die Abstandsschicht
in Verbindung mit der Extrusion mittels Wasser ausgedehnt werden,
das in der Stärkestruktur
enthalten ist, die wegen der hohen Temperatur während der Extrusion einen sich
ausdehnenden Wasserdampf bildet, oder die Ausdehnung kann mittels
eines anderen geeigneten Ausdehnungsmittels und/oder in einem Prozessstadium
nachfolgend zu der Ausbildung/Anbringung stattfinden.
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Demzufolge kann die Ausdehnung der
Abstandsschicht mit einer beliebigen bereits bekannten Technik stattfinden,
und kann beispielsweise Wärmezuführung, eine
andere geeignete Energiezuführung, oder
ein anderes bereits bekanntes Aktivierungsmittel für die Ausdehnung
umfassen.
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Ein erheblicher Vorteil, der durch
die Erfindung geboten wird, ist, dass es möglich ist, Verpackungsmaterial
in der Form von fortlaufenden Bahnen herzustellen, und nachfolgend,
unabhängig
von der Herstellung des Verpackungsmaterials, das Verpackungsmaterial
in Verpackungszuschnitte und fertige Verpackungen umzuwandeln. Infolge
der Tatsache, dass das Verpackungsmaterial gemäß der Erfindung nach der Laminierung
der Abstandsschicht oder der Abstandsschichten an die Oberflächenschicht
oder die Oberflächenschichten
ausdehnbar ist, kann das Verpackungsmaterial in Rollenform transportiert
und gelagert werden. Die Umwandlung in Verpackungszuschnitte und
fertige Verpackungen kann nachfolgend durch einen Verpackungshersteller
durchgeführt
werden, der dann in der Lage ist, frei das Ausmaß der Ausdehnung des Materials
zu entscheiden, sowie die Form und Größe der einzelnen Verpackungszuschnitte/Verpackungen.
Demzufolge bietet die Erfindung einzigartige Möglichkeiten hinsichtlich der
Flexibilität
bei den Umwandlungsschritten.
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Die Zellstofffasern in der/den Oberflächenschicht(en)
können
von einer beliebigen geeigneten Art sein, sind jedoch bevorzugt
von der Art, die in der herkömmlichen
Herstellung von Wellpappe verwendet wird. Die Oberflächenschicht
en) können
ferner weißer
Oberflächen-Liner,
Testliner oder eine andere geeignete Papierqualität, wie z.
B. Karton, sein.
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Ferner können die Verstärkungsfasern
aus Zellstoff von einer beliebigen Art, basierend auf erneuerbarem
und recycelbarem Ausgangsmaterial, sein, sie sind jedoch in vorteilhafter
Weise von derselben Art von Fasern wie die Zellstofffasern in der/den
Oberflächenschicht(en).
Wenn die Abstandsschicht ausgebildet wird, muss eine geeignete Einrichtung
zum Hinzufügen
der Verstärkungsfasern aus
Zellstoff zu dem Matrixmaterial vor dem Ausbilden vorgesehen sein.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN:
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Nachfolgend wird die Erfindung unter
Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben, wobei
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1 einen
schematischen Querschnitt einer bevorzugten Ausführungsform eines Verpackungsmaterials
gemäß der Erfindung
zeigt, wobei sich die Abstandsschicht in einem ausgedehnten Zustand
befindet, und
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2 schematisch
eine bevorzugte Ausführungsform
eines Verfahrens gemäß der Erfindung zeigt.
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Im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen
ist anzumerken, dass die Dicke des Verpackungsmaterials gemäß der Erfindung
und der unterschiedlichen enthaltenen Materialschichten in den schematischen 1 und 2 nicht maßstäblich ausgeführt ist,
sondern in einigen der Figuren vergrößert wurde, um es zu ermöglichen,
die Erfindung klarer darzustellen.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER
AUSFÜHRUNGSFORMEN:
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Nachfolgend werden unter Bezugnahme
auf die beigefügten 1 und 2 eine Anzahl unterschiedlicher Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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In einer ersten bevorzugten Ausführungsform
eines Verpackungsmaterials gemäß der Erfindung
(1) weist das Verpackungsmaterial 1 zwei Oberflächenschichten 2, 2' und
eine dazwischenliegende Abstandsschicht 3 auf.
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Die beiden Oberflächenschichten 2, 2',
die in erster Line aus Zellstofffasern 4, 4', 4" bestehen,
sind bei der beschriebenen Ausführungsform
herkömmlicher
Kraftliner mit einem Flächengewicht
von 150 g/m2. Es sind jedoch Ausführungsfornen
der Erfindung mit nur einer Oberflächenschicht oder Ausführungsformen
mit Oberflächenschichten
mit einem höheren
oder geringeren Flächengewicht
als 150 g/m2 möglich. Ferner ist es bei Ausführungsformen
der Erfindung denkbar, dass die Oberflächenschicht en) aus einer anderen
Papierqualität
als Liner, beispielsweise Karton oder ähnlichem besteht(bestehen).
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Die Abstandsschicht 3 weist
ein Matrixmaterial 5 und Verstärkungsfasern aus Zellstoff 6, 6', 6" auf,
die beide auf erneuerbaren und recycelbaren Ausgangsmaterialien
basieren. Bei der beschriebenen Ausführungsform ist das Matrixmaterial 5 eine expandierte
Amylosestärke,
während
die Verstärkungsfasern
aus Zellstoff aus herkömmlicher
ungebleichter Sulfatpulpe bestehen, die in die Amylosestärke gemischt
wurde, und in Verbindung mit der Extrusion der Abstandsschicht 3 zwischen
den beiden Oberflächenschichten 2, 2' in
einen thermoplastischen Zustand versetzt wurde. Es ist selbstverständlich ferner
bei einer Ausführungsform
der Erfindung denkbar, dass die Abstandsschicht auf die Oberflächenschichten
mit einer anderen geeigneten, bislang bekannten Technik als Extrusion
aufgebracht wird.
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Die beiden Oberflächenschichten 2, 2' sind an
die dazwischenliegende Abstandsschicht 3 mittels Verbindungspunkten 7, 7', 7" verbunden,
für die
bei der ersten Ausführungsform
gesagt werden kann, dass sie eine Kombmation von thermischen Verbindungen
und Papierverbindungen, auch Wasserstoffbindungen genannt, aufweisen.
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Bei der ersten Ausführungsform
wurde das Matrixmaterial, d.h. die Amylosestärke 5 der Abstandsschicht 3 in
dem Verpackungsmaterial 1 zwischen den beiden Oberflächenschichten 2, 2' ausgedehnt.
Gemäß der Erfindung
und der ersten Ausführungsform
ist die Abstandsschicht 3 eine ebene, fortlaufende Schicht,
wobei die oben erwähnten
Verbindungspunkte 7, 7', 7", die im Wesentlichen
fortlaufend sind, sich in der Ebene des Verpackungsmaterials 1 zwischen
der Abstandsschicht 3 und der jeweiligen Oberflächenschicht 2, 2' erstrecken.
Insgesamt ermöglicht
dies eine glatte Außenfläche 8,
mit einer hohen Bedruckbarkeit, die an den Oberflächenschichten 2, 2' erhalten
wird.
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Gemäß der Erfindung und der ersten
Ausführungsform
sind die Bestandteile des Matrixmaterials 5, der Zellstofffasern 4, 4', 4" und
der Verstärkungsfasern
aus Zellstoff 6, 6', 6" in dem Verpackungsmaterial 1 sowie
der Widerstand der Verbindungspunkte 7, 7', 7",
wenn sie in einem vollständig
nassen Zustand sind, dafür
angepasst, ein Recycling von Ausgangsmaterial für die erneute Herstellung von
Verpackungsmaterial zu ermöglichen.
Bei der ersten Ausführungsform
wurde dies mittels der Amylosestärke erreicht,
die als ein Matrixmaterial 5 verwendet wird, die vergleichsweise
leicht in warmem Wasser aufgelöst
werden kann. Ferner beträgt
in der ersten Ausführungsform
der Anteil von Verstärkungsfasern
aus Zellstoff 6, 6', 6" etwa 50 Gewichtsprozent
der Abstandsschicht 3, was garantiert, dass eine hinreichende
Anzahl der Verbindungspunkte 7, 7', 7" Wasserstoffbindungen
sind, die leicht in Wasser in Verbindung mit dem Recycling aufgelöst werden
können. Jedoch
ist dies ferner mit anderen Bestandteilen der Verstärkungsfasern
aus Zellstoff 6, 6', 6", oder Ausführungsformen,
bei denen Nassfestigkeitsharz oder ähnliches zu den Oberflächenschichten 2, 2' oder
zu der Abstandsschicht 3 hinzugefügt wird, um die Feuchtigkeitswiderstandsfähigkeit
des Verpackungsmaterials gemäß der Erfindung
zu erhöhen,
denkbar. In derartigen Fällen
muss der Anteil von Nassfestigkeitsmitteln genau angepasst werden,
um das Recycling nicht schwierig zu machen, oder alternativ sollte Nassfestigkeitsharz
der Art verwendet werden, die in warmem Wasser oder bei einem hohen
pH aufgelöst werden
kann.
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Bei einer besonders vorteilhaften
Ausführungsform
der Erfindung wurde das Matrixmaterial 5 aus einem oder
mehreren Ausgangsmaterialien hergestellt, die aus der Gruppe natürliche Stärke, modifizierte
Stärke,
Zellstoffderivate (beispielsweise Carboxy-Methylzellstoff (CMC)),
Algmat, Casein, Glutionleim, Polylactide (PLA), Pentosane, Chitin
oder einem anderen Polymer, das aus natürlichen, in kurzer Zeit erneuerbaren
Rohmaterialien hergestellt wurde, gewählt sind.
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Bei einer anderen Ausführungsform
der Erfindung weist das Verpackungsmaterial 1 sowohl eine
erste 2 als auch zweite Oberflächenschicht 2' an jeder
Seite der Abstandsschicht 3 auf. Bei dieser Ausführungsform
vereinigt ein Anteil der Verstärkungsfasern
aus Zellstoff 6, 6', 6" die Abstandsschicht 3 mit
der ersten 2 und der zweiten Oberflächenschicht 2' mittels
Wasserstoffbindungen 7 unter den Verbindungspunkten 7, 7', 7".
Bei dieser Ausführungsform
tragen die Papierbindungen 7 (Wasserstoffbindungen) zu
hoher Steifigkeit und Lasttragefähigkeit
des Verpackungsmaterials 1 bei, wenn sich dieses in einem
im Wesentlichen trockenen Zustand befindet, da die Wasserstoffbindungen 7 die
Verstärkungsfasern
aus Zellstoff 6, 6', 6" an die Oberflächenschichten 2, 2' verbinden,
sowie zueinander, um ein Verstärkungsnetz
auszubilden, das bei der beschriebenen Ausführungsform grundsätzlich die
beiden Oberflächenschichten 2, 2' vereinigt.
Bei dieser Ausführungsform
sollte der Anteil von Verstärkungsfasern
aus Zellstoff 6, 6', 6" wenigstens 40
Gewichtsprozent des Gesamtgewichts der Abstandsschicht 3 betragen,
um eine hinreichende Menge der genannten Wasserstoffbindungen 7 zu
schaffen, so dass ferner ein Recycling des Verpackungsmaterials 1 in
einem vollständig
nassen Zustand erleichtert wird, dank der in Wasser leicht gelösten Wasserstoffbindungen 7.
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In einer noch weiteren Ausführungsform
des Verpackungsmaterials gemäß der Erfindung
sind die Anteile von Zellstofffasern 4, 4', 4" und
Verstärkungsfasern
aus Zellstoff 6, 6', 6" in dem Verpackungsmaterial 1 zusammen
höher als
50 Gewichtsprozent. Dies ermöglicht,
dass das Verpackungsmaterial 1 in einfacher Weise recycelt
wird, um, mit der Hinzufügung
weiterer Zellstofffasern ein Ausgangsmaterial in der erneuten Herstellung
von Material für
die Oberflächenschichten 2, 2' zu
bilden, die in der beschriebenen Ausführungsform aus Liner sind.
Bei dieser Ausführungsform
stellt der hohe Gesamtanteil von Zellstofffasern in dem Verpackungsmaterial
sicher, dass keine Probleme in Verbindung mit dem Recycling und der
Herstellung von beispielsweise neuem Liner entstehen. Bei einer
vorteilhaften Ausführungsform
des Verpackungsmaterials ist die Kantenstauchfestigkeit des Verpackungsmaterials 1 im
Wesentlichen in sämtlichen
Richtungen in der Ebene des Verpackungsmaterials gleich, wenn die
Abstandsschicht 3 ausgedehnt wurde. Dies ermöglicht eine
größere Flexibilität, wenn
Verpackungen/Behälter
gestaltet und hergestellt werden, da keine besonderen Überlegungen
bezüglich
der unterschiedlichen Festigkeitseigenschaften des Verpackungsmaterials 1 in
der Maschinen- und Querrichtung angestellt werden müssen. Das
Verpackungsmaterial 1 gemäß dieser Ausführungsform
kann dadurch erreicht werden, dass Oberflächenschichten 2, 2' mit
einer geringen intrinsischen Anisotropie gewählt werden, und indem zusätzlich die
Bedingungen während
der Extrusion (Aufbringung) der Abstandsschicht 3 genau
gesteuert werden.
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Gemäß einer noch weiteren Ausführungsform
des Verpackungsmaterials gemäß der Erfindung
(vgl. 2) wurde die Abstandsschicht 3 ausgedehnt,
wobei das Verpackungsmaterial 1 zwischen zwei Oberflächen angeordnet
ist, die einen definierten Abstand zwischeneinander aufweisen, so
dass die Dicke des Verpackungsmaterials 1 einen vorbestimmten
wert erreicht hat, der an die Art von Verpackungszuschnitt oder
Verpackungen angepasst ist, in welchen das Verpackungsmaterial 1 verwendet
werden soll. Diese Ausführungsform
schafft ferner Möglichkeiten,
andere Eigenschaften des Verpackungsmaterials gemäß der Erfindung
zu steuern, wie z. B. unterschiedliche Festigkeitseigenschaften
und Dichte.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften
Ausführungsform
des Verpackungsmaterials gemäß der Erfindung
befindet sich die Abstandsschicht
3 in einem nicht ausgedehnten,
jedoch ausdehnbaren Zustand, wenn das Verpackungsmaterial 1 zu
dem Benutzer von Verpackungen (einem Verpackungsbenutzer) geliefert
wird. In derartigen Fällen
ist die Abstandsschicht 3 dafür vorgesehen, durch den Verpackungsbenutzer
in einer dafür
vorgesehenen, geeigneten Vorrichtung ausgedehnt zu werden, die beispielsweise
zwei erwärmte
Oberflächen
(ähnlich
zu den in 2 mit Referenznummern 29, 29' gezeigten)
aufweisen kann, mittels welchen die Ausdehnung zu der gewünschten
Dicke stattfindet. Diese Ausführungsform
ist für
die Minimierung der Transportvolumina zwischen einem Hersteller
von Verpackungsmaterial 1 oder Verpackungszuschnitten gemäß der Erfindung
und einem Benutzer oder Befüller
von Verpackungen von großem
Wert.
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In einer noch weiteren Ausführungsform
des Verpackungsmaterials gemäß der Erfindung
wurde die Abstandsschicht 3 auf eine oder mehrere Oberflächenschichten 2, 2' durch
den Hersteller von Verpackungsmaterial 1 aufgebracht, und
die Abstandsschicht 3 wurde in einem getrennten Vorgang
nach der Aufbringung ausgedehnt. Diese Ausführungsform schafft Vorteile,
beispielsweise dadurch, dass der Hersteller von Verpackungsmaterial
in der Lage ist, mehrere unterschiedliche Qualitätsstufen des Verpackungsmaterials
mit unterschiedlichen Dicken, beginnend von einer einzigen, nicht
ausgedehnten Qualitätsstufe,
"umzuwandeln".
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In einer weiteren Ausführungsform
des Verpackungsmaterials gemäß der Erfindung
wurde die Abstandsschicht 3 auf die Oberflächenschicht
en) 2, 2' aufgebracht, und bereits bevor das Verpackungsmaterial 1 dem
Verpackungsbenutzer geliefert wird, ausgedehnt. Diese Ausführungsform
kann Vorteile schaffen, wenn kleinere Verpackungsbenutzer betroffen
sind, die aus unterschiedlichen Gründen einen Verpackungszuschnitt
oder eine Verpackung erhalten wollen, der/die nahezu in einem Zustand
bereit für
die Befüllung
ist.
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In einer noch weiteren Ausführungsform
des Verpackungsmaterials gemäß der Erfindung
wurde die Abstandsschicht 3 nicht ausgedehnt, bis das Verpackungsmaterial 1 in
eine Verpackung umgewandelt wurde. Diese Ausführungsform des Verpackungsmaterials 1 kann
Vorteile schaffen, wie z. B. die Minimierung des Lagervolumens,
wenn Verpackungszuschnitte gelagert werden, oder eine Möglichkeit,
beispielsweise Verpackungen einer Schachtelart mit einer verbesserten
Stabilität
zu erreichen, da die Ausdehnung nach dem Falten in eine Box stattfindet,
etwas, das zu einer Verriegelung der Faltungen führt.
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Nachfolgend werden eine Anzahl von
Ausführungsformen
des Verfahrens gemäß der Erfindung
unter Bezugnahme auf die beigefügte 2 beschrieben.
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In der beigefügten 2 ist die Aufbringung einer Abstandsschicht 23 zwischen
zwei Oberflächenschichten 22, 22' dargestellt,
sie ist jedoch ferner bei Ausführungsformen
der Erfindung denkbar, bei denen eine Abstandsschicht auf eine einzige Oberflächenschicht
aufgebracht und mit dieser verbunden wird, oder auf Ausführungsformen,
bei denen mehrere Abstandsschichten, gleichzeitig oder in mehreren
Schritten, auf mehrere Oberflächenschichten
aufgebracht und damit verbunden werden, beispielsweise in der Reihenfolge
Oberflächenschicht/Abstandsschicht/Oberflächenschicht/Abstandsschicht/Oberflächenschicht.
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Gemäß einer ersten bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung weist das Verfahren das Vorsehen wenigstens einer
Oberflächenschicht 22, 22',
die in erster Linie aus Zellstofffasern besteht, und die Aufbringung
einer Abstandsschicht 23 mit einem Matrimaterial und Verstärkungsfasern
aus Zellstoff daran auf, so dass die Oberflächenschicht en) 22, 22' an
die Abstandsschicht 23 mittels Verbindungspunkten verbunden
wird/werden. Hierbei sind sowohl das Matrixmaterial als auch die
Verstärkungsfasern
aus Zellstoff auf erneuerbaren oder recycelbaren Ausgangsmaterialien
basierend.
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Gemäß der Erfindung und der ersten
Ausführungsform
des Verfahrens wird die Abstandsschicht 23 in der Form
einer ebenen, fortlaufenden Schicht auf die Oberflächenschicht
en) 22, 22' aufgebracht, so dass die Verbindungspunkte
im Wesentlichen fortlaufend in der Ebene des Verpackungsmaterials 21 zwischen
der Abstandsschicht 23 und der/den Oberflächenschicht
en) 22, 22' entwickelt werden. Ferner sind die
Inhaltsstoffe des Matrixmaterials Zellstofffasern und Verstärkungsfasern
aus Zellstoff in dem Verpackungsmaterial 21 und der Widerstand
der Verbindungspunkte, wenn ein vollständig nasser Zustand vorliegt,
dafür angepasst,
ein Recycling von Ausgangsmaterial für die erneute Herstellung von Verpackungsmaterial 21 zu
ermöglichen,
wobei das Matrixmaterial der Abstandsschicht 23 in einer
ausdehnbaren Form vorliegt oder in dem Verpackungsmaterial 21 in
Verbindung mit der Aufbringung ausgedehnt wird.
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In einer besonders vorteilhaften
Ausführungsform
des Verfahrens gemäß der Erfindung ist/sind
die Oberflächenschicht
oder die Oberflächenschichten 22, 22' in
der Form einer oder mehrerer fortlaufender Materialbahnen vorhanden,
auf welche die Abstandsschicht 23 aufgebracht wird, um
erst später
in einem getrennten, nachfolgenden Schritt ausgedehnt zu werden,
um das Verpackungsmaterial 21 zu schaffen. Diese Ausführungsform
schafft eine Anzahl von Vorteilen, wie z. B. einen einfacheren Herstellungsprozess
mit weniger Prozessparametern, die gleichzeitig gesteuert werden
müssen.
Ferner kann ein nicht ausgedehnter, halbhergestellter Zustand des
Verpackungsmaterials erhalten werden, etwas, das beispielsweise
zu Vorteilen in der Form von verringertem Lagervolumen führt, und
dass unterschiedliche Qualitätsstufen
des Verpackungsmaterials aus einem einzigen Halbfertigprodukt erzeugt werden
können.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform
des Verfahrens gemäß der Erfindung
wird das Matrixmaterial aus einem oder mehreren Ausgangsmaterialien
hergestellt, die aus der Gruppe natürliche Stärke, modifizierte Stärke, Zellstoffderivate
(beispielsweise Carboxy-Methylzellstoff
(CMC)), Algmat, Casein, Glutionleim, Polylactide (PLA), Pentosane, Chitin
oder einem anderen Polymer gewählt
wird, das aus natürlichen,
in kurzer Zeit erneuerbaren Rohmaterialien hergestellt wurde.
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In einer noch weiteren vorteilhaften
Ausführungsform
des Verfahrens gemäß der Erfindung
wird die Abstandsschicht 23 zwischen einer ersten 22 und einer
zweiten Oberflächenschicht 22'
aufgebracht und an diese verbunden. Gemäß dieser Ausführungsform
werden Wasserstoffbindungen mittels der oben erwähnten Verstärkungsfasern aus Zellstoff zwischen
der ersten Oberflächenschicht 22 und
der Abstandsschicht 23 und der zweiten Oberflächenschicht 22' und
der Abstandsschicht 23 in Verbindung mit der Aufbringung
ausgebildet, wobei die Papierbindungen zu einer hohen Steifigkeit
und Lasttragefähigkeit
des Verpackungsmaterials 21 in einem im Wesentlichen trockenen
Zustand beitragen. Ferner wird eine hinreichende Menge der Wasserstoffbindungen
vorgesehen, um ein Recycling des Verpackungsmaterials 21 in
einem vollständig
nassen Zustand zu ermöglichen,
etwas, das mittels des Anteils der Verstärkungsfasern von Zellstoff
erreicht wird, der wenigstens 40 Gewichtsprozent des Gesamtgewichts
der Abstandsschicht 23 beträgt.
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In einer weiteren Ausführungsform
des Verfahrens gemäß der Erfindung
sind die oben erwähnten
Zellstofffasern und Verstärkungsfasern
aus Zellstoff in Anteilen vorgesehen, die zusammen höher als
50 Gewichtsprozent in dem Verpackungsmaterial 21 sind.
Dies ermöglicht,
dass das Verpackungsmaterial 21 auf einfache und unproblematische
Weise recycelt wird, um, zusammen mit zusätzlichen Zellstofffasern, ein
Ausgangsmaterial bei der erneuten Herstellung von Material für Oberflächenschichten 22, 22' zu
bilden.
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Bei einer noch weiteren Ausführungsform des
Verfahrens gemäß der Erfindung
wird die Abstandsschicht 23 ausgedehnt, so dass die Kantenstauchfestigkeit
des Verpackungsmaterials 21 danach in sämtlichen Richtungen in der
Ebene des Verpackungsmaterials 21 äquivalent wird. Dies wird mittels
der Wahl von Oberflächenschichten 22, 22' mit einer
niedrigen intrinsischen Anisotropie und zusätzlich durch sorgfältige Steuerung
der Bedingungen während
der Extrusion der Abstandsschicht 23 erreicht.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform
des Verfahrens gemäß der Erfindung
wird die Abstandsschicht 23 dann ausgedehnt, wenn das Verpackungsmaterial 21 zwischen
zwei Oberflächen 29, 29' mit
einem definierten Abstand zwischeneinander angeordnet ist. Bei der
beschriebenen Ausführungsform
bestehen die Oberflächen 29, 29' aus
zwei erwärmten
Platten, die, mit Ausnahme der Schaffung einer dickenbegrenzenden
Funktion, mittels ihrer hohen Temperatur ferner in der Lage sind,
das Ausdehnungsmittel zu aktivieren, das in der aufgebrachten Abstandsschicht 23 enthalten
ist. Gemäß dieser
Ausführungsform
kann die Dicke des Verpackungsmaterials 21 so gesteuert
werden, dass sie einen vorbestimmten Wert erreicht, der an die Art
von Verpackungszuschnitt 30 oder Verpackung 30' angepasst ist,
in dem das Verpackungsmaterial 21 verwendet werden soll.
Es ist ferner bei Ausführungsformen
der Erfindung denkbar, dass zwei Oberflächen 29, 29' nur
eine dickenbegrenzende Funktion erfüllen, und dass das Extrusionsmittel
in Verbindung mit der Aufbringung der Abstandsschicht 23 oder
mittels einer weiteren, getrennten Zuführung von Energie oder eines
weiteren Aktivierungsmittels aktiviert wird, das in der Lage ist,
das Ausdehnungsmittel zu aktivieren. Ferner sind die beiden dickenbegrenzenden
Oberflächen
in vorteilhafter weise in der Form von Oberflächen an einem Paar von sich
drehenden Zylindern oder ähnlichem
vorgesehen.
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Bei einer noch weiteren Ausführungsform des
Verfahrens gemäß der Erfindung
wird das Verpackungsmaterial 21 zu einem Verpackungsbenutzer geliefert,
wobei sich die Abstandsschicht 23 in einem nicht ausgedehnten,
jedoch ausdehnbaren Zustand befindet, woraufhin die Abstandsschicht 23 durch den
Verpackungsbenutzer ausgedehnt wird.
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Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform
wird die Abstandsschicht 23 auf die Oberflächenschicht(en) 22, 22' durch
einen Hersteller des Verpackungsmaterials aufgebracht, woraufhin
die Abstandsschicht in einem getrennten Vorgang nach der Aufbringung
ausgedehnt wird.
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Bei einer noch weiteren Ausführungsform des
Verfahrens gemäß der Erfindung
wird die Abstandsschicht 23 auf die Oberflächenschicht 22, 22' aufgebracht
und bereits bevor das Verpackungsmaterial 21 zu dem Verpackungsbenutzer
geliefert wird, ausgedehnt.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform des
Verfahren gemäß der Erfindung
wird die Abstandsschicht 23 erst ausgedehnt, wenn das Verpackungsmaterial 21 in
eine fertige Verpackung 30' umgewandelt wurde. Diese Ausführungsform
erfordert selbstverständlich
besondere Maschinen, beispielsweise Maschinen zur Aktivierung des
Expansionsmittels, das in der Abstandsschicht 23 enthalten
ist, mittels Wärmezuführung oder ähnlichem.
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Vorangehend wurde die Erfindung mittels
einer Anzahl unterschiedlicher Ausführungsformen und unter Bezugnahme
auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben. Es ist jedoch zu verstehen, dass die Erfindung
in keiner Weise so gesehen werden sollte, dass sie auf das Obenbeschriebene
beschränkt
ist, sondern dass ihr Bereich durch die nachfolgenden Ansprüche definiert
ist.
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Demzufolge ist es ferner bei Ausführungsformen
der Erfindung möglich,
dass mehrere Lagen von dem ausdehnbaren oder ausgedehnten Verpackungsmaterial
gemäß der Erfindung
zusammen in eine geeignete Anzahl von Schichten laminiert sind.