EP4640420A1 - Verfahren und verpackungsmittelherstellungsmaschine zum verbinden von lagen eines faserbasierten papier- oder kartonpackstoffs - Google Patents

Verfahren und verpackungsmittelherstellungsmaschine zum verbinden von lagen eines faserbasierten papier- oder kartonpackstoffs

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EP4640420A1
EP4640420A1 EP25153621.5A EP25153621A EP4640420A1 EP 4640420 A1 EP4640420 A1 EP 4640420A1 EP 25153621 A EP25153621 A EP 25153621A EP 4640420 A1 EP4640420 A1 EP 4640420A1
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EP
European Patent Office
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packaging material
adhesive
fiber
module
based paper
Prior art date
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Pending
Application number
EP25153621.5A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Walther
Lars Scherberich
Maja Werner
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Baumer HHS GmbH
Original Assignee
Baumer HHS GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP4640420A1 publication Critical patent/EP4640420A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to a method and a packaging material manufacturing machine for joining layers, in particular two layers, of a fiber-based paper or cardboard packaging material by means of an aqueous, non-heat-activated adhesive.
  • Bio-based adhesives made from renewable resources are more environmentally friendly because they do not rely on finite fossil resources. Furthermore, fluctuating oil prices also affect the prices of petroleum-based products manufactured by the petrochemical industry, which in turn drives up costs. Adhesive products are affected. The planned and projected increase in CO2 pricing will further increase the costs of fossil-based adhesives.
  • bio-based adhesives are not only environmentally friendly but also offer stability in the face of unpredictable price fluctuations that can occur with petroleum-based products. Furthermore, this step represents a significant development towards sustainable industrial production. However, bio-based adhesives derived from renewable resources have a longer curing time compared to synthetic adhesives, which affects the production of bonded packaging materials.
  • the printed matter DE 10 2011 115 617 A1 discloses a transfer device with a magnetic field dryer.
  • the problem is solved according to a first aspect by a method for joining layers, in particular two layers, of a fiber-based paper or cardboard packaging material by a packaging manufacturing machine, wherein the packaging manufacturing machine has a conveying module for conveying at least one layer of the fiber-based paper or cardboard packaging material, an adhesive module for applying aqueous, non-heat-activated adhesive comprising ferromagnetic, ferrimagnetic, superparamagnetic and/or piezoelectric particles, a displacement module for displacing layers of the fiber-based paper or cardboard packaging material, and a magnetic module for applying an alternating magnetic field, wherein the fiber-based paper or cardboard packaging material is configured to absorb water from the aqueous, non-heat-activated adhesive, characterized in that the method comprises the following process steps: conveying a first layer of the fiber-based paper or cardboard packaging material through the conveying module; Application of the aqueous, non-heat-activated adhesive to at least one adhesive seam of the first layer of the fiber-based paper or cardboard packaging material by the
  • the process can be carried out with a large number of adhesives based on synthetic or bio-based, renewable or synthetic raw materials without having to reduce the production speed of the packaging manufacturing machine, thus increasing the economic efficiency of packaging production.
  • the packaging material manufacturing machine comprises a conveying module which, preferably continuously, transports at least one layer of the fiber-based paper and cardboard packaging material, in the form of a web or as a blank, through various modules of the packaging material manufacturing machine.
  • the conveying module is connected to a control system of the packaging material manufacturing machine which regulates the conveying speed of the conveying module.
  • At least one adhesive module through which an aqueous, non-heat-activated adhesive with ferromagnetic, ferrimagnetic, superparamagnetic and/or piezoelectric particles is applied via an adhesive application valve of the adhesive module onto At least one layer of the fiber-based paper and cardboard packaging material is applied.
  • This adhesive application valve is connected to the control system of the packaging material manufacturing machine, which controls the adhesive application valve according to an adhesive pattern stored in the control system.
  • control system of the packaging material manufacturing machine receives a signal from the conveyor module that is proportional to the conveyor module's conveying speed, specifically from a rotary encoder integrated into the packaging material manufacturing machine.
  • This conveying speed signal serves to determine the optimal time for activating and deactivating the adhesive application valve of the adhesive module in order to apply at least one adhesive bead with precise positioning to the first layer of the fiber-based paper and cardboard packaging material.
  • the packaging manufacturing machine features a transfer module designed to precisely place a second layer of the fiber-based paper and cardboard packaging material onto the first layer in the area of the adhesive seam, thereby bringing it into contact with the adhesive seam.
  • This transfer module may, in particular, include a pressing device designed to effectively press the two bonded layers of the fiber-based paper and cardboard packaging material together in the area of the adhesive seam.
  • the packaging material manufacturing machine further comprises a magnetic module, which in particular includes at least one induction head.
  • the magnetic module, or the induction head is configured to generate an alternating magnetic field and is connected to a magnetic module control unit configured to control the induction head with variable field strengths or frequencies, wherein the magnetic module control unit is in particular connected to the control unit of the packaging material manufacturing machine.
  • the present invention describes a method for producing fiber-based paper or cardboard packaging material.
  • paper and “cardboard” in this context encompass a wide range of materials, including packaging papers such as kraft paper, cardboard such as folding boxboard, and corrugated substrates.
  • the substrate to be bonded which is primarily used for constructing the packaging and is referred to as “packaging material” or, in a processed state, also as “packaging agent,” consists of at least 80%, preferably at least 90%, and particularly preferably consisting of at least 95% paper fibers.
  • packets refers to all fibers obtained from renewable raw materials that are suitable for the production of paper within the meaning of this invention in a packaging manufacturing machine. Fibers may also be recycled paper.
  • the term "packaging material” refers to the substrate from which a “packaging medium” is formed.
  • the “packaging medium” is the packaging component that forms the main part of the packaging and is designed to hold the goods being packaged.
  • the packaging medium serves to partially or completely enclose the goods and, in its final state, forms an open or closed hollow body.
  • the packaging medium is introduced to the actual packaging process at varying degrees of prefabrication.
  • a folding carton is partially formed before being introduced to the packaging process, erected, filled with the goods, and sealed.
  • a form-fill-seal machine forms a tube from the packaging material, closes one end of the tube, fills the bag, and then seals the opposite end.
  • a feature of the fiber-based paper or cardboard packaging material described according to the invention is that at least one of the layers of the packaging material, which are joined together in the area of the adhesive seam, has an absorbent or porous surface. This surface is able to absorb the aqueous component of the applied adhesive into the packaging material. This absorption process of water by the packaging material is also referred to as "absorption" or "setting.”
  • packaging material is used below, whereby it should be noted that, according to the definition of the invention, this term also includes “packaging elements,” which refers to pre-formed packaging components.
  • Packaging is defined as a unit consisting of packaging elements and packaging aids and serves to protect the packaged goods and to optimize handling during production and logistics.
  • the packaging can be either primary packaging, secondary packaging, or transport packaging.
  • Each of these types of packaging has at least one adhesive seam, which is produced using an adhesive.
  • at least one adhesive seam includes either a single adhesive seam or a plurality of adhesive seams.
  • adhesive seam includes all types of adhesive connections, including small adhesive tabs that are, for example, sealed with only a single dot of adhesive.
  • the adhesive is applied by the adhesive module, either portionwise or continuously, to the first layer of the fiber-based paper or cardboard packaging material in the area of the at least one adhesive seam.
  • the adhesive used is aqueous and, in addition to the functional adhesive particles, also contains particles with ferromagnetic, ferrimagnetic, paramagnetic and/or superparamagnetic properties, which are dispersed uniformly in the adhesive, particularly in small quantities.
  • the particles with ferromagnetic, ferrimagnetic, paramagnetic and/or superparamagnetic properties can also be applied directly before or after the adhesive is applied to the fiber-based paper or cardboard packaging material.
  • the particles can be sprayed on in solid form or applied in an aqueous solution and only bond with the adhesive once they are on the fiber-based paper or cardboard packaging material.
  • magnetic these particles exhibiting ferromagnetic, ferrimagnetic, piezoelectric and/or superparamagnetic properties in the aqueous adhesive according to the present invention are collectively referred to as "magnetic".
  • These particles can also include composites, such that corresponding composites form a bond between the particles and an organic polymer and/or an inorganic material.
  • the particles can also include a matrix, the matrix comprising magnetic, organic, and/or inorganic materials. Such compounds and matrix solutions are referred to as composites.
  • the magnetic particles used according to the present invention can be introduced into the adhesive as individual, singular particles.
  • these particles have a so-called "core type.”
  • Corresponding "core type" particles have a magnetic core, which may, for example, contain iron oxide, wherein the magnetic core is surrounded by an outer polymer shell.
  • This outer polymer shell is shaped in particular such that the magnetic particles can be easily dispersed in the adhesive and remain in a stable state.
  • the surface charge is crucial for maintaining the repulsion between the particles, and this surface charge depends on the surface of the outer polymer shell and the groups bound to it.
  • the outer polymer shell protects the magnetic core by preventing it from interacting with water or any acids and bases present in the adhesive, thus preventing corrosion of the magnetic core.
  • the magnetic particles feature a surface modification of the metallic phase to give them hydrophilic properties for homogeneous and stable dispersion in water.
  • sodium oleate for example, is preferred due to its long aliphatic chain, which is advantageously suited for the steric stabilization of the colloidal suspension against magnetic dipole attraction forces.
  • the magnetic particles of the present invention can also be in the form of so-called “multicore particles”, which means that they consist of several individual domains of magnetic materials, such as magnetite ( Fe3O4 ) , which are embedded in a polymer matrix. These two variants are hereinafter referred to as the "core type”.
  • the magnetic particles which may also include the core type, are chemically or physically bonded to other non-magnetic polymers in the dispersion.
  • the physical bonds between the magnetic particles and the non-magnetic polymers in the dispersion may, for example, include weak van der Waals forces mediated by functional groups on the surface.
  • the chemical bonds between the magnetic particles and the non-magnetic polymers in the dispersion may be provided by covalent bonds to functional groups on the surface.
  • the magnetic particles to be used within the scope of the present invention, or the inner core of a core particle, have magnetic, in particular ferromagnetic, properties.
  • the magnetic particles therefore comprise at least one element selected from the group consisting of Fe, Co, Ni, Cr, Mo, W, V, Nb, Ta, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, and/or alloys of two or more of the aforementioned elements, and/or oxides of the aforementioned elements, and/or ferrites of the aforementioned elements, and/or a mixture of two or more of the aforementioned elements.
  • the magnetic particles can be magnetite, macchiemite, goethite or a ferrite of the general formula MeOFe 2 O 3 , where Me comprises an element selected from the group consisting of Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Mg or Cd, or a mixture of two or more of the elements.
  • Materials such as wolframite (FeMnWO 4 ), ferberite (FeWO 4 ), permanent magnetic aluminium-nickel-cobalt alloys, which contain as their main components the elements iron, cobalt, nickel, aluminium, copper or titanium or mixtures of two or more of these elements, are also suitable for use as magnetic particles within the scope of the present invention.
  • alloys of platinum and cobalt alloys of iron, cobalt, vanadium and chromium , ludwigite ( Mg2FeBO5 ), vonsenite ( Fe22+Fe3+O2 [ BO3 ]), cobalt - nickel pyrites of the general formula A2+B3+2X4 ⁇ 2 , where A comprises an element selected from the group iron , cobalt, nickel or copper , where B comprises an element selected from the group iron, cobalt, nickel or chromium or a mixture of two or more of these elements, and where X comprises the elements S, Se or Te or a mixture of two or more of these elements, iron oxides such as iron(II) oxide (FeO) or iron(III) oxide ( Fe2O3 ) in its ferromagnetic modification, Fe2O3 ( macchiemite ) with spinel, magnetite ( Fe3O4 ), cobalt alloys such as those commonly used as high - temperature materials alloys used with Co
  • the particles can also be piezoelectric particles.
  • the bonding process according to the present invention is carried out by applying the adhesive to the first layer of the fiber-based paper or cardboard packaging material at least at one adhesive seam, by creating the packaging composite by bonding the second layer of the packaging material, and by curing the adhesive by applying an alternating magnetic field.
  • the curing of the aqueous adhesive occurs through the absorption of water from the adhesive by the packaging material and through the evaporation of the water content of the adhesive. These are physical processes. Bonding can also occur through an increase in viscosity due to swelling of polymers in the adhesive or gelatinization of the adhesive.
  • connection between the layers of the fiber-based paper or cardboard packaging material is expressly not achieved by thermoplastic joining, in which a temperature is generated in the area of the adhesive seam that exceeds the melting temperature of the polymers of the adhesive.
  • the adhesive is applied to the packaging material via the adhesive module or an adhesive application device of the adhesive module.
  • the adhesive is applied to the packaging material via an adhesive application valve, which is equipped with a valve to start or stop the application process.
  • the adhesive is applied to the surface of the packaging material, particularly through a nozzle.
  • the adhesive application is preferably contactless, as the adhesive is applied to the desired surface of the packaging material via an air gap.
  • the next step in the process involves the bonding or joining process, in which two layers of the packaging material are brought into contact at the adhesive seam. Within this area of the adhesive seam, the applied adhesive is located between these two layers of the packaging material.
  • the adhesive can be applied either completely, for example, as a continuous bead of adhesive, or partially, such as through a single or multiple layer. interrupted line of adhesive, also known as "stitching", or as a series of individual adhesive dots applied by the adhesive module.
  • the joining process can include a forming step, such as folding or shaping the packaging material, for example a bag or a tube, wherein the two layers of the packaging material are brought into alignment with each other in the area of the at least one adhesive seam.
  • a forming step such as folding or shaping the packaging material, for example a bag or a tube
  • two different packaging materials can be brought into alignment in the area of the at least one adhesive seam. This can be achieved, for example, by bringing together a first packaging material web and a second packaging material web and bonding them together in the area of the adhesive seam.
  • an alternating magnetic field is applied to the bonded adhesive seam by the magnetic module. This has a multifaceted effect on improving the curing behavior of the adhesive layer formed by the at least one adhesive seam between the two layers of the packaging material.
  • the heating of the adhesive caused by the alternating magnetic field has a positive effect on its setting behavior and can lead to a decrease in viscosity, but also, in the case of bio-based materials such as starch, an increase in viscosity through gelatinization.
  • a lower viscosity of the adhesive accelerates the absorption of water by the packaging material and the evaporation of the adhesive.
  • a higher viscosity of the adhesive increases the initial tack.
  • This process utilizes two effects: When an electrically conductive material is exposed to an alternating magnetic field, eddy currents are induced within it. These eddy currents flow in closed loops within the material and generate heat due to the material's ohmic resistance.
  • piezoelectric materials are not heated by induction, they can generate heat by converting electrical energy into mechanical vibrations.
  • quartz is one of the most common piezoelectric materials and is used in a wide variety of applications.
  • Rochelle salt NaKC4H4O6 ⁇ 4H2O
  • BaTiO3 Rochelle salt
  • PZT, Pb[Zr x Ti 1-x ]O 3 is a ceramic material that exhibits high piezoelectricity and is one of the most widely used piezoelectric ceramics and exhibits high piezoelectricity.
  • piezoelectric materials are not limited to these examples. Alternating magnetic fields cause the magnetic or piezoelectric particles to vibrate, preferably within the dispersion, thereby generating mechanical energy. This energy facilitates the separation of water molecules from other adhesive molecules and promotes the displacement or absorption of water into the packaging material surrounding the adhesive.
  • the vibrations generated in the piezoelectric particles, or the eddy currents induced in the magnetic particles lead to the generation of heat, which heats the entire adhesive dispersion and thus accelerates the sloshing and hardening of the adhesive.
  • water possesses diamagnetic properties, which exert a force on the water molecules, causing them to move away from a correspondingly generated magnetic field. Applying an external alternating magnetic field therefore creates a kind of pumping effect, depending on the strength of this field. This further promotes the movement of the water molecules into the packaging material, resulting in the positive effect of the water component of the adhesive being drawn into the packaging material more quickly and thus achieving faster setting.
  • a packaging material manufacturing machine is defined as a device capable of producing packaging, either partially or completely, from a predetermined packaging material.
  • a key feature of this packaging material manufacturing machine is the use of at least two layers of the fiber-based paper or cardboard packaging material, which are bonded together in the area of the at least one adhesive seam by applying an aqueous, non-heat-activated adhesive.
  • a packaging material manufacturing machine can be a machine that transports a large number of packaging material blanks through various processing stations using a conveyor module. In this process, each blank is formed into a package, with at least one adhesive seam applied to the package, bonding the two layers of the blank together with adhesive. The blanks are transported continuously, and the conveyor speeds can be varied as needed.
  • a specific application example for this type of packaging machine is folding carton gluing machines, which are used to form folding carton blanks and assemble them into complete packages.
  • An example of a packaging machine for processing individual blanks, such as a folding carton gluing machine has at least one sensor, such as a photoelectric sensor, which serves to identify the individual packaging material blank, for example, by detecting the leading edge of the blank.
  • the starting point of the adhesive application and, if applicable, the starting time of the activity of the magnetic module or induction head, which influences the adhesive application by means of an alternating magnetic field are determined.
  • the sensor is specifically connected to the control system of the packaging manufacturing machine, in which the desired pattern for adhesive application is stored in relation to the packaging material's cutting pattern.
  • the control system of The packaging material manufacturing machine is connected to a control system via an additional sensor, such as a rotary encoder, which is capable of detecting the conveying speed of the packaging material manufacturing machine's conveyor module.
  • the control system can determine both the start and end times of the respective adhesive application by the adhesive module and/or the start and end times of the activation of the magnetic module, particularly the induction head.
  • a packaging material manufacturing machine is a machine in which a pre-made package is erected into a three-dimensional shape, filled with the product, and then, for example, an adhesive flap is attached to this joint according to the method.
  • An example of such a packaging material manufacturing machine is a cartoning machine.
  • control of the magnetic module in particular the at least one induction head, for generating the alternating magnetic field can be achieved in various ways.
  • control of the magnetic module can be carried out together with the control of the adhesive module, in particular the at least one adhesive application valve of the adhesive module, via a control system integrated into the packaging manufacturing machine.
  • control of the magnetic module in particular of the at least one induction head, can be carried out independently of the control of the packaging material manufacturing machine by a magnetic module control of the magnetic module itself, whereby in this case the control of the packaging material manufacturing machine transmits a start and end signal to the magnetic module control to activate the magnetic module or provides a signal during the desired activity period of the magnetic module.
  • the magnetic module control unit in particular of the at least one induction head, independently calculates the start and end times of the magnetic module's activation.
  • at least one conveying speed signal from the conveying module can be used by the The control of the packaging material manufacturing machine or a conveying speed sensor is transmitted to the magnetic module control, so that the magnetic module control performs the calculation of the optimal activity times of the magnetic module, in particular of the at least one induction head, based on the transmitted conveying speed signal.
  • the application of the aqueous, non-heat-activated adhesive to the at least one adhesive seam of the first layer of the fiber-based paper or cardboard packaging material is carried out section by section by the adhesive module and/or the method comprises the further process step of activating the magnetic module by a control of the packaging material manufacturing machine when the at least one adhesive seam is located in the effective area of the magnetic module.
  • the adhesive is applied to the adhesive seam in a resource-saving manner.
  • the control system is designed to activate the alternating magnetic field only when an adhesive area is located within the effective range of this field, while in all other cases the control system deactivates the alternating magnetic field, thus preventing unnecessary activation of the magnetic module.
  • control system is designed to determine the effective range of the alternating magnetic field depending on a conveying speed of the conveying module of the packaging material manufacturing machine provided by another sensor, for example a rotary encoder.
  • the conveying module is designed to move the first layer of the fiber-based paper or cardboard packaging material, which is connected to the second layer, under the magnetic module at variable conveying speeds, wherein the method further comprises the process step of adjusting the field strength and/or the frequency of the alternating magnetic field provided by the magnetic module by controlling the packaging material manufacturing machine depending on the conveying speed of the paper or cardboard packaging material.
  • control system is connected to another sensor, for example a rotary encoder, which is designed to provide the control system with the conveying speed of the conveyor module of the packaging material manufacturing machine.
  • the exposure time of the alternating magnetic field and the resulting energy supplied to the adhesive per unit area vary depending on the conveying speed of the packaging material manufacturing machine's conveyor module.
  • the packaging material manufacturing machine can often be operated at different conveying speeds, for example, in an initial phase with a reduced conveying speed until optimal adhesive application parameters are achieved, followed by conveying the packaging material at full speed.
  • the alternating magnetic field is generated, in particular, by at least one induction head, wherein this induction head comprises at least one excitation coil for generating the alternating magnetic field.
  • this induction head comprises at least one excitation coil for generating the alternating magnetic field.
  • the induction head is, in particular, connected to a magnetic head controller that generates the excitation signal for the induction head.
  • This magnetic head controller can either be implemented as an integral part of the induction head itself or be associated with it.
  • the packaging material manufacturing machine has a control system in which an adhesive pattern to be applied to the at least one adhesive seam by the adhesive module is stored, and wherein the method comprises the further process step of positioning the magnetic module at the at least one adhesive seam of the fiber-based paper or cardboard packaging material depending on the adhesive pattern stored in the control system, in particular depending on the start time of the adhesive application, the end time of the adhesive application, and/or the conveying speed of the fiber-based paper or cardboard packaging material conveyed by the conveying module.
  • control is carried out... of the magnetic module, or of the induction head, in this case by a separate control of the packaging material manufacturing machine, which controls not only the induction head but also at least one adhesive application valve of the adhesive module.
  • the magnetic module, or induction head is integrated into the packaging manufacturing machine and aligned to direct the alternating magnetic field precisely onto the at least one adhesive seam of the fiber-based paper or cardboard packaging material.
  • the induction head can be positioned at a distance from the fiber-based paper or cardboard packaging material, or, if the application of the alternating magnetic field occurs after the joining process, it can be in direct contact with the fiber-based paper or cardboard packaging material.
  • the power or frequency of the at least one excitation coil for generating the alternating magnetic field is preferably controlled as a function of the conveying speed of the conveying module of the packaging material manufacturing machine in order to avoid both an insufficient and an excessive energy input into the adhesive layer.
  • control system of the packaging material manufacturing machine is designed to activate the magnetic module for applying the alternating magnetic field only once the conveying speed of the fiber-based paper and cardboard packaging material conveyed by the conveying module has reached a threshold speed.
  • the contact area after joining the packaging material layers should ideally be sufficiently long to allow adequate curing of the adhesive layer. This ensures that the adhesive seam does not open prematurely due to the restoring forces of the packaging material or the weight of the contents.
  • the alternating magnetic fields are detected by sensors such as light sensors, and the alternating magnetic field is activated over the entire length of the packaging material cut.
  • activation can also occur only when an adhesive area, in particular an area where adhesive has been applied to at least one layer of packaging material, is within the effective range of the alternating magnetic field.
  • the adhesive application pattern data can be used to control the magnetic coils for generating the alternating magnetic field, whereby the control system can set an offset, i.e., it is switched on shortly before the start of the adhesive application and/or switched off shortly after the end of the adhesive application.
  • the adhesive application can be carried out via a disc gluing unit.
  • guiding elements and forming elements such as forming shoulders
  • these elements are preferably not magnetizable. It is also advantageous if these elements are made of stainless steel, since most stainless steels are non-magnetic.
  • plastics In areas with alternating magnetic fields, it is particularly possible to use plastics as an alternative to stainless steel for conductive elements and mold components such as mold shoulders. These plastics can be reinforced with glass beads or other abrasion-resistant materials in the areas where they come into contact with the abrasive packing material. The glass beads, for example, ensure that the material is not damaged by the abrasive packing material. Furthermore, plastics are characterized by low thermal conductivity, which is an additional advantage in preventing heating caused by the alternating magnetic field.
  • the magnetic module is activated to apply the alternating magnetic field after the two layers of the fiber-based paper and cardboard packaging material have been joined, meaning that the magnetic field passes through at least one of the first and second layers of the packaging material.
  • the magnetic module has at least one temperature sensing device configured to detect the surface temperature of the fiber-based paper or cardboard packaging material in the area of at least one adhesive seam, the method comprising the further process step of comparing the detected surface temperature of the fiber-based paper or cardboard packaging material with a reference value by means of a control system of the packaging manufacturing machine in order to determine a comparison result, and adjusting the field strength and/or the frequency of the alternating magnetic field provided by the magnetic module by means of a control system of the packaging manufacturing machine depending on the determined comparison result.
  • the magnetic module or induction head can also be controlled based on a target temperature of the surface of the fiber-based paper or cardboard packaging material.
  • a temperature sensor is positioned downstream of the magnetic module or induction head in the conveying direction of the packaging material. This sensor is designed to detect the surface temperature of the paper or cardboard packaging material in the area of the adhesive seam, and the control system of the packaging manufacturing machine can compare the temperature value detected by the temperature sensor with a target temperature.
  • the control system can be configured to adjust the field strength and/or frequency of the alternating magnetic field.
  • the setpoint temperature is particularly variable and dependent on the respective conveying speed of the conveyor module. If the deviation of the actual temperature value from the setpoint temperature is too large, the bonding of the fiber-based paper or cardboard packaging material is considered “poor.” The fiber-based paper or cardboard packaging material is then ejected at the end of the process.
  • the temperature setpoint can be adjusted by the controller, particularly based on a linear or non-linear characteristic curve. Other parameters, such as the thickness or thermal conductivity of the packaging material, can also be considered when determining the temperature setpoint.
  • the packaging manufacturing machine has a control system in which the melting temperature or degradation temperature of the polymeric components of the aqueous, non-heat-activated adhesive are stored, wherein the application of the alternating magnetic field is specified by the control system in such a way that the temperature of the aqueous, non-heat-activated adhesive does not exceed the melting temperature of the polymeric components of the aqueous, non-heat-activated adhesive.
  • the aqueous, non-heat-activated adhesive according to the present invention is not a hot melt adhesive, but a cold glue, whereby the temperature control, by keeping the temperature below the melting temperature of the polymeric components of the adhesive, prevents the polymeric components of the adhesive from melting.
  • the aforementioned task is solved by a fiber-based paper or cardboard packaging material, producible by a process according to the first aspect, where the fiber-based paper or cardboard packaging material is designed in particular as a folding box, a corrugated packaging, a wrapping packaging, a bag, a pouch or a sack.
  • a packaging manufacturing machine for joining two layers of a fiber-based paper or cardboard packaging material, comprising: a conveying module for conveying at least one layer of the fiber-based paper or cardboard packaging material; an adhesive module for applying aqueous, non-heat-activated adhesive comprising ferromagnetic, ferrimagnetic, superparamagnetic and/or piezoelectric particles; a displacement module for displacing layers of the fiber-based paper or cardboard packaging material; and a magnetic module for applying an alternating magnetic field, wherein the conveying module is configured to convey a first layer of the fiber-based paper or cardboard packaging material; wherein the adhesive module is configured to apply the aqueous, non-heat-activated adhesive to at least one adhesive seam of the first layer of the fiber-based paper or cardboard packaging material; wherein the displacement module is configured to join a second layer of the fiber-based paper or cardboard packaging material to the at least one adhesive seam of the first layer of the fiber-based paper or cardboard packaging material;
  • the packaging material manufacturing machine has a control system configured to activate the conveying module for conveying the first layer of the fiber-based paper or cardboard packaging material at a variable conveying speed, and wherein the packaging material manufacturing machine has a conveying speed detection device, in particular a rotary encoder, which is connected to the control system in terms of control technology.
  • the packaging material manufacturing machine has a control system in which an adhesive pattern to be applied to the at least one adhesive seam by the adhesive module is stored, and wherein the control system is configured to position the magnetic module at the at least one adhesive seam of the paper or cardboard packaging material depending on the stored adhesive pattern, in particular depending on the start time of the adhesive application, the end time of the adhesive application, and/or the conveying speed of the paper or cardboard packaging material.
  • exemplary embodiments mentioned in relation to the method according to the first aspect are likewise exemplary embodiments for the product that can be manufactured by the method according to the second aspect, and in relation to the packaging manufacturing machine according to the third aspect, and vice versa.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a packaging material manufacturing machine for joining two layers of a fiber-based paper or cardboard packaging material according to an exemplary embodiment.
  • the packaging material manufacturing machine 100 is in the Fig. 1 only schematically represented and enables layers 101a, 101b of fiber-based paper or To join cardboard packaging material 101 together. Even if in the Fig. 1 Although only two layers 101a, 101b of the fiber-based paper or cardboard packaging material 101 are shown as examples, the packaging material manufacturing machine 100 is obviously designed to join more than two layers 101a, 101b of the fiber-based paper or cardboard packaging material 101 together.
  • a conveying module 103 in particular a conveyor belt, of the packaging material manufacturing machine 100 is shown, which is designed to convey a first layer 101a of the fiber-based paper or cardboard packaging material 101 along a conveying direction 105.
  • the packaging material manufacturing machine 100 further comprises an adhesive module 107, which is configured to apply an aqueous, non-heat-activated adhesive 109 to the conveyed first layer 101a of the fiber-based paper or cardboard packaging material 101.
  • an adhesive module 107 which is configured to apply an aqueous, non-heat-activated adhesive 109 to the conveyed first layer 101a of the fiber-based paper or cardboard packaging material 101.
  • the Fig. 1 schematically shown that the applied aqueous, non-heat-activated adhesive 109 comprises ferromagnetic, ferrimagnetic, superparamagnetic and/or piezoelectric particles 111.
  • the adhesive module 107 which is only shown schematically, applies the aqueous, non-heat-activated adhesive 109 to at least one adhesive seam 113 of the first layer 101a.
  • the packaging material manufacturing machine 100 features a Fig. 1
  • the only schematically indicated displacement module 115 is designed to connect a second layer 101b of the fiber-based paper or cardboard packaging material 101 to the at least one adhesive seam 113 of the first layer 101a of the fiber-based paper or cardboard packaging material 101.
  • the displacement module 115 may comprise a folding device, a forming device or a joining device configured to fold, form or feed the second layer 101b in the direction of the adhesive seam 113 on the first layer 101a in order to obtain an effective connection between the first and second layers 101a, 101b of the fiber-based paper or cardboard packaging material 101 at the at least one adhesive seam 113.
  • the conveying module 103 then transports the fiber-based paper or cardboard packaging material 101 into the area of a magnetic module 117 of the packaging material manufacturing machine 100.
  • the magnetic module 117 is configured to apply an alternating magnetic field 119 through at least one of the first and second layers 101a, 101b in the area of the at least one adhesive seam 113. This results in the physical curing of the aqueous adhesive layer between the first and second layers 101a, 101b of the fiber-based paper or cardboard packaging material 101.
  • two sheets of the fiber-based paper or cardboard packaging material 101 or two webs of the fiber-based paper or cardboard packaging material 101 can be arranged one on top of the other and joined together in the area of the adhesive seam 113 using these joining methods.
  • These process steps enable precise and effective bonding of packaging materials using an aqueous adhesive 109 with magnetic particles 111. Both alternative variants of joining two adhesive layers are subsumed under the term joining or joining process.
  • the fiber-based paper or cardboard packaging material 101 can comprise either a single piece of packaging material 101, in which the layers 101a, 101b have been brought into alignment in the area of the adhesive seam 113 by a folding process, or it can include the possibility of two separate packaging material webs or packaging material blanks arranged one on top of the other.
  • the materials of the first and second layers 101a, 101b of the fiber-based paper or cardboard packaging material 101 can be identical or different.
  • at least one layer 101a, 101b of the packaging material 101 must be fiber-based and capable of absorbing the water from the adhesive 109.
  • the first process step comprises conveying 201 a first layer 101a of the fiber-based paper or cardboard packaging material 101 through the conveying module 103.
  • the second process step comprises the application 203 of the aqueous, non-heat-activated adhesive 109 to at least one adhesive seam 113 of the first layer. 101a of the fiber-based paper or cardboard packaging material 101 by the adhesive module 107.
  • the third process step comprises joining 205 a second layer 101b of the fiber-based paper or cardboard packaging material 101 to the at least one adhesive seam 113 of the first layer 101a of the fiber-based paper or cardboard packaging material 101 by the displacement module 115.
  • the first and second layers 101a, 101b of the fiber-based paper or cardboard packaging material 101 are pressed together in the area of the adhesive seam 113.
  • the fourth process step comprises the physical setting 207 of the aqueous adhesive layer between the first and second layers 101a, 101b of the fiber-based paper or cardboard packaging material 101 by applying an alternating magnetic field 119 through at least one of the first and second layers 101a, 101b in the area of the at least one adhesive seam 113 through the magnetic module 117 in order to accelerate effective bonding between the first and second layers 101a, 101b of the fiber-based paper or cardboard packaging material 101.
  • the magnetic field 119 is generated by at least one induction head of the magnetic module 117.
  • a key characteristic of this method is that the magnetic field 119 acts through at least one layer 101a, 101b onto the aqueous adhesive 109, which is located between the two layers 101a, 101b of the fiber-based paper or cardboard packaging material 101.
  • FIG. 2 Figure 101 shows a schematic representation of a packaging material manufacturing machine for joining two layers of a fiber-based paper or cardboard packaging material according to a comparative example.
  • the procedure according to Fig. 2 differs from the procedure in Fig. 1 by the fact that the work step 207, the application of the alternating magnetic field 119 to the aqueous adhesive 109, takes place before joining 205 of the second layer 101b of the fiber-based paper and cardboard material to the adhesive seam 113 of the first layer 101a of the fiber-based paper and cardboard material 101.
  • the alternating magnetic field 119 is in the Fig. 2
  • the comparative example shown is therefore applied to the unprotected aqueous adhesive 109, which has not yet been included in the joining process. Due to this deviation, the adhesive 109 is already influenced by the alternating magnetic field 119 before the actual joining of the packaging material layers 101a, 101b, which can potentially produce different properties and effects on the adhesive 109 in the area of the adhesive seam 113.
  • Fig. 3 shows a schematic representation of a fiber-based paper or cardboard packaging material before gluing according to an exemplary embodiment.
  • the depicted fiber-based paper or cardboard packaging material 101 is in the form of a folding carton blank.
  • a glued seam 113 of the fiber-based paper or cardboard packaging material 101 marks a specifically defined area of the packaging material 101.
  • This glued seam 113 enables the bonding of the two opposing layers 101a and 101b of the packaging material 101 to one another. It is important to note that this example is not limited to folding cartons but can also be applied to other forms of packaging.
  • FIG. 4 Figure 1 shows a schematic representation of a magnetic particle in an aqueous, non-heat-activated adhesive according to an exemplary embodiment.
  • a magnetic particle 111 of the "core" type is shown, consisting of a magnetic or magnetizable core 121.
  • This core is surrounded by at least one shell 123 made of another material, which can, for example, be a polymer coating.
  • the shell 123 is specifically modified to optimize the dispersion of the magnetic particle 111 in the adhesive dispersion 109.
  • This modification can include adjusting the surface tension of the outer shell 123 or introducing active groups that ensure the stability of the magnetic particle 111 in the aqueous adhesive dispersion 109.
  • the modification can be achieved by one or more active groups that enable crosslinking with other components in the adhesive 109.
  • the crosslinking of the magnetic particle 111 with another active component of the aqueous adhesive dispersion takes place before its dispersion.
  • the magnetic particle 111 can be cross-linked with an adhesive component of the adhesive 109.
  • Figure 1 shows a schematic representation of a method for joining layers of a fiber-based paper or cardboard packaging material according to an exemplary embodiment.
  • the process 200 comprises as a first process step the conveying 201 of a first layer 101a of the fiber-based paper or cardboard packaging material 101 through the conveying module 103.
  • the process 200 comprises, as a second process step, the application 203 of the aqueous, non-heat-activated adhesive 109 to at least one adhesive seam 113 of the first layer 101a of the fiber-based paper or cardboard packaging material 101 by the adhesive module 107.
  • the process 200 comprises as a third process step the joining 205 of a second layer 101b of the fiber-based paper or cardboard packaging material 101 to the at least one adhesive seam 113 of the first layer 101a of the fiber-based paper or cardboard packaging material 101 by the displacement module 115.
  • the process 200 comprises as a third process step the physical setting 207 of the aqueous adhesive layer between the first and second layer 101a, 101b of the fiber-based paper or cardboard packaging material 101 by applying an alternating magnetic field 119 through at least one of the first and second layer 101a, 101b in the area of the at least one adhesive seam 113 through the magnetic module 117 in order to accelerate effective bonding between the first and second layer 101a, 101b of the fiber-based paper or cardboard packaging material 101.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren (200) zum Verbinden von Lagen (101a, 101b), insbesondere von zwei Lagen (101a, 101b), eines faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs (101) durch eine Verpackungsmittelherstellungsmaschine (100), wobei die Verpackungsmittelherstellungsmaschine (100) ein Fördermodul (103) zum Fördern von zumindest einer Lage (101a, 101b) des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs (101), ein Klebstoffmodul (107) zum Aufbringen von wässrigem, nicht wärmeaktivierbarem, Klebstoff (109), welcher ferromagnetische, superparamagnetische und/oder piezoelektrische Partikel (111) umfasst, ein Verlagerungsmodul (115) zum Verlagern von Lagen (101a, 101b) des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs (101), und ein Magnetmodul (117) zum Applizieren eines magnetischen Wechselfelds (119) aufweist, wobei der faserbasierte Papier- oder Kartonpackstoff (101) ausgebildet ist, Wasser aus dem wässrigen, nicht wärmeaktivierbaren, Klebstoff (109) aufzunehmen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren (200) die folgenden Verfahrensschritte umfasst:Fördern (201) einer ersten Lage (101a) des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs (101) durch das Fördermodul (103);Aufbringen (203) des wässrigen, nicht wärmeaktivierbaren, Klebstoffs (109), auf mindestens eine Klebenaht (113) der ersten Lage (101a) des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs (101) durch das Klebstoffmodul (107);Verbinden (205) einer zweiten Lage (101b) des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs (101) an der mindestens einen Klebenaht (113) der ersten Lage (101a) des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs (101) durch das Verlagerungsmodul (115); undPhysikalisches Abbinden (207) der wässrigen Klebstoffschicht zwischen der ersten und zweiten Lage (101a, 101b) des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs (101) mittels Applizieren eines magnetischen Wechselfeldes (119) durch mindestens eine der ersten und zweiten Lage (101a, 101b)hindurch im Bereich der zumindest einen Klebenaht (113) durch das Magnetmodul (117), um eine wirksame Verklebung zwischen der ersten und zweiten Lage (101a, 101b) des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs (101) zu beschleunigen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren, sowie eine Verpackungsmittelherstellungsmaschine, zum Verbinden von Lagen, insbesondere von zwei Lagen, eines faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs durch einen wässrigen, nicht wärmeaktivierbaren, Klebstoff.
  • Entsprechende herkömmliche, wässrige, nicht wärmeaktivierbare, Klebstoffe, welche auch als Kaltleime bezeichnet werden, beruhen überwiegend auf fossilen, und damit endlichen Ressourcen. Der Wunsch nach nachhaltigeren Produktionsabläufen lässt biobasierten, auf nachwachsenden Rohstoffen beruhenden Klebstoffen eine neue Bedeutung zukommen. Beispiele solcher biobasierten Klebstoffe sind Klebstoffe, welche zu ihrem überwiegenden Teil auf Stärke, Dextrin, Lignin oder anderen natürlichen, nachwachsenden Rohstoffen oder Mischungen dieser Klebstoffe beruhen. Diese biobasierten Klebstoffe haben jedoch den Nachteil, dass diese eine längere Abbindezeit haben als synthetische Klebstoffe.
  • Ein Grund dafür liegt unter anderem darin, dass die dispergierten klebenden Bestandteile in diesen biobasierten Klebstoffen eine höhere Wasserbindungskraft haben, als dies bei auf synthetischen Rohstoffen beruhenden Kaltleimen der Fall ist. Hierbei binden Kaltleime generell dadurch ab, indem das als Dispersionsmittel verwendete Wasser möglichst schnell durch das poröse Substrat aufgenommen wird oder verdunstet. Dieser Entzug von Wasser aus dem Klebstoff führt zur Filmbildung und damit zur Ausbildung der Klebrigkeit des Klebstoffs. Dieser Prozess läuft bei den biobasierten, auf nachwachsenden Rohstoffen beruhenden Klebstoffen langsamer als bei synthetischen Klebstoffen ab, so dass bei der Verwendung von biobasierten Klebstoffen die Effizienz der Herstellung von verklebten Packstoffen durch eine Herstellungsmaschine beschränkt ist, da oftmals die Fördergeschwindigkeit der Herstellungsmaschine reduziert werden muss, um eine ausreichend lange Presszeit zwischen den Lagen des Packstoffs zur vollständigen Ausbildung der Klebstoffverbindung gewährleisten zu können.
  • Biobasierte, auf nachwachsenden Rohstoffen beruhende Klebstoffe sind umweltfreundlicher, da sie nicht auf endlichen fossilen Ressourcen beruhen. Aufgrund der schwankenden Erdölpreise schwanken ferner auch die auf der Basis von Erdöl durch die petrochemische Industrie hergestellten Produkte, welche wiederum die Kosten für Klebstoffprodukte beeinflussen. Die angestrebte und prognostizierte zunehmende CO2-Bepreisung wird die Kosten für fossile Klebstoffe weiter erhöhen.
  • Vor dem Hintergrund dieser Herausforderungen besteht die Notwendigkeit, Klebstoffe einzusetzen, die auf natürlichen und erneuerbaren Materialien basieren. Solche biobasierten Klebstoffe sind nicht nur umweltfreundlich, sondern bieten auch Stabilität im Angesicht von unvorhersehbaren Preisschwankungen, die bei erdölbasierten Produkten auftreten können. Zudem stellt dieser Schritt eine bedeutende Entwicklung hin zu einer nachhaltigen Industrieproduktion dar. Allerdings weisen biobasierte, auf nachwachsenden Rohstoffen beruhende Klebstoffe im Vergleich zu synthetischen Klebstoffen eine längere Abbindezeit auf, was die der Herstellung von verklebten Packstoffen beeinträchtigt.
  • Die Druckschrift DE 10 2011 115 617 A1 offenbart eine Transfervorrichtung mit Magnetfeldtrockner.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Verpackungsmittelherstellungsmaschine zum Verbinden von Lagen eines faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs bereitzustellen, bei dem, bzw. bei der die Abbindezeit des wässrigen, nicht wärmeaktivierbaren, Klebstoffs vorteilhaft reduziert ist.
  • Die Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt gelöst durch ein Verfahren zum Verbinden von Lagen, insbesondere von zwei Lagen, eines faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs durch eine Verpackungsmittelherstellungsmaschine, wobei die Verpackungsmittelherstellungsmaschine ein Fördermodul zum Fördern von zumindest einer Lage des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs, ein Klebstoffmodul zum Aufbringen von wässrigem, nicht wärmeaktivierbarem, Klebstoff, welcher ferromagnetische, ferrimagnetische, superparamagnetische und/oder piezoelektrische Partikel umfasst, ein Verlagerungsmodul zum Verlagern von Lagen des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs, und ein Magnetmodul zum Applizieren eines magnetischen Wechselfelds aufweist, wobei der faserbasierte Papier- oder Kartonpackstoff ausgebildet ist, Wasser aus dem wässrigen, nicht wärmeaktivierbaren, Klebstoff aufzunehmen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte umfasst: Fördern einer ersten Lage des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs durch das Fördermodul; Aufbringen des wässrigen, nicht wärmeaktivierbaren, Klebstoffs auf mindestens eine Klebenaht der ersten Lage des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs durch das Klebstoffmodul; Verbinden einer zweiten Lage des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs an der mindestens einen Klebenaht der ersten Lage des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs durch das Verlagerungsmodul; und physikalisches Abbinden der wässrigen Klebstoffschicht zwischen der ersten und zweiten Lage des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs mittels Applizieren eines magnetischen Wechselfeldes durch mindestens eine der ersten und zweiten Lage hindurch im Bereich der zumindest einen Klebenaht durch das Magnetmodul, um eine wirksame Verklebung zwischen der ersten und zweiten Lage des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs zu beschleunigen.
  • Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass die Abbindezeit des wässrigen, nicht wärmeaktivierbaren, Klebstoffs, bzw. des Kaltleims, vorteilhaft reduziert werden kann, wodurch das Verfahren zum Abbinden von wässrigen Kaltleimen für auf synthetischen oder biobasierten, nachwachsenden oder synthetischen Rohstoffen beruhenden Klebstoffen beschleunigt wird und sich die Klebrigkeit der Klebstoffschicht zwischen den Lagen des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs dadurch schneller ausbildet.
  • Durch die kürzere Abbindezeit des wässrigen, nicht wärmeaktivierbaren, Klebstoffs, bzw. des Kaltleims der vorliegenden Erfindung, kann bei einer Vielzahl von auf synthetischen oder biobasierten, nachwachsenden oder synthetischen Rohstoffen beruhenden Klebstoffen das Verfahren durchgeführt werden, ohne dass die Produktionsgeschwindigkeit der Verpackungsmittelherstellungsmaschine reduziert werden muss, so dass sich die Wirtschaftlichkeit der Herstellung von Verpackungen erhöht.
  • Die Verpackungsmittelherstellungsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Fördermodul, welches, vorzugsweise kontinuierlich, zumindest eine Lage des faserbasierten Papier- und Kartonpackstoffs in Form einer Packstoffbahn oder als Packstoffzuschnitt durch verschiedene Module der Verpackungsmittelherstellungsmaschine befördert. Das Fördermodul ist mit einer Steuerung der Verpackungsmittelherstellungsmaschine verbunden, welche die Fördergeschwindigkeit des Fördermoduls regelt.
  • Innerhalb der Verpackungsmittelherstellungsmaschine befindet sich mindestens ein Klebstoffmodul, durch das ein wässriger, nicht wärmaktivierbarer, Klebstoff mit ferromagnetischen, ferrimagnetischen, superparamagnetischen und/oder piezoelektrischen Partikeln durch ein Klebstoffauftragsventil des Klebstoffmoduls auf mindestens eine Lage des faserbasierten Papier- und Kartonpackstoffs aufgebracht wird. Dieses Klebstoffauftragsventil ist mit der Steuerung der Verpackungsmittelherstellungsmaschine verbunden, die das Klebstoffauftragsventil entsprechend eines in der Steuerung hinterlegten Klebstoffmusters steuert.
  • Insbesondere erhält die Steuerung der Verpackungsmittelherstellungsmaschine von dem Fördermodul ein Signal, das proportional zur Fördergeschwindigkeit des Fördermoduls ist, insbesondere von einem in die Verpackungsmittelherstellungsmaschine integrierten Drehgeber. Dieses Fördergeschwindigkeitssignal dient dazu, den optimalen Zeitpunkt für die Aktivierung und Deaktivierung des Klebstoffauftragsventils des Klebstoffmoduls zu bestimmen, um die zumindest eine Klebenaht positionsgenau auf die erste Lage des faserbasierten Papier- und Kartonpackstoffs aufzutragen.
  • Des Weiteren weist die Verpackungsmittelherstellungsmaschine ein Verlagerungsmodul auf, das dazu ausgelegt ist, eine zweite Lage des faserbasierten Papier- und Kartonpackstoffs im Bereich der Klebenaht präzise auf die erste Lage des faserbasierten Papier- und Kartonpackstoffs zu legen und dadurch mit der Klebenaht in Kontakt zu bringen. Dieses Verlagerungsmodul kann insbesondere eine Pressvorrichtung umfassen, welche ausgebildet ist, die beiden miteinander verbundenen Lagen des faserbasierten Papier- und Kartonpackstoffs im Bereich der Klebenaht effektiv zu verpressen.
  • Die Verpackungsmittelherstellungsmaschine weist ferner ein Magnetmodul auf, welches insbesondere mindestens einen Induktionskopf aufweist. Das Magnetmodul, bzw. der Induktionskopf ist ausgebildet, ein magnetisches Wechselfeld zu erzeugen, und ist mit einer Magnetmodulsteuerung verbunden, die ausgebildet ist, den Induktionskopf mit variablen Feldstärken oder Frequenzen anzusteuern, wobei die Magnetmodulsteuerung hierbei insbesondere mit der Steuerung der Verpackungsmittelherstellungsmaschine verbunden ist.
  • Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von faserbasiertem Papier- oder Kartonpackstoff. Die Begriffe "Papier-" und "Karton-" in diesem Kontext umfassen eine breite Palette von Materialien, einschließlich Verpackungspapieren wie Kraftpapier, Karton wie Faltschachtelkarton und Wellpappensubstrate. Das zu verklebende Substrat, das hauptsächlich zur Konstruktion der Verpackung verwendet wird und als "Packstoff" oder in einem verarbeiteten Zustand auch als "Packmittel" bezeichnet wird, besteht zu mindestens 80 %, vorzugsweise zu mindestens 90 % und besonders bevorzugt zu mindestens 95 % aus Papierfasern. Der Begriff "Fasern" bezieht sich auf sämtliche aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnenen Fasern, die sich für die Herstellung von Papier im Sinne dieser Erfindung in einer Verpackungsmittelherstellungsmaschine eignen. Fasern können dabei auch Rezyklate aus Altpapier sein.
  • Der Begriff "Packstoff" bezeichnet das Substrat aus dem ein "Packmittel" gebildet wird. Das "Packmittel" ist die Verpackungskomponente, die den Hauptbestandteil der Verpackung bildet und zur Aufnahme von Packgut bestimmt ist. Das Packmittel dient dem teilweisen oder vollständigen Umhüllen des Packguts und bildet in seinem Endzustand einen offenen oder geschlossenen Hohlkörper. Das Packmittel wird dem eigentlichen Verpackungsprozess in einem unterschiedlichen Vorfertigungsgrad zugeführt. Eine Faltschachtel wird teilweise geformt dem Verpackungsprozess zugeführt, aufgerichtet, mit dem Packgut befüllt und verschlossen. Bei einer Form-Fill-Seal-Maschine wird dagegen aus dem Packstoff ein Schlauch geformt, ein Ende des Schlauchs geschlossen, der Beutel befüllt und anschließend das gegenüberliegende Ende verschlossen.
  • Ein Merkmal des gemäß der Erfindung beschriebenen faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs besteht darin, dass mindestens eine der Lagen des Packstoffs, die im Bereich der Klebenaht miteinander verbunden werden, über eine saugende oder poröse Oberfläche verfügt. Diese Oberfläche ist in der Lage, den wässrigen Anteil des aufgetragenen Klebstoffs in den Packstoff aufzunehmen. Dieser Aufnahmevorgang von Wasser durch den Packstoff wird auch als "Wegschlagen" oder "Abbinden" bezeichnet.
  • In der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden der Begriff "Packstoff" verwendet, wobei zu beachten ist, dass dieser Begriff gemäß der Definition der Erfindung auch "Packmittel" einschließt, was sich auf bereits vorgeformte Verpackungselemente bezieht. Eine Verpackung wird als eine Einheit aus Packmitteln und Packhilfsmitteln definiert und dient dem Schutz des verpackten Packguts sowie der Optimierung der Handhabung während der Produktion und Logistik. Die Verpackung kann entweder eine Primärverpackung, eine Sekundärverpackung oder eine Transportverpackung sein. Jede dieser Verpackungsarten weist mindestens eine Klebenaht auf, die mithilfe eines Klebstoffs hergestellt wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff "zumindest eine Klebenaht" entweder eine einzige Klebenaht oder eine Mehrzahl von Klebenahten. Der Begriff "Klebenaht" umfasst sämtliche Arten von klebenden Verbindungen, einschließlich kleiner Klebelaschen, die beispielsweise nur mit einem einzigen Klebepunkt verschlossen werden.
  • Im Rahmen des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Klebstoff durch das Klebstoffmodul entweder portionsweise oder kontinuierlich auf die erste Lage des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs im Bereich der zumindest einen Klebenaht aufgetragen. Der verwendete Klebstoff ist wässrig und enthält neben den funktionalen Klebepartikeln auch Partikel mit ferromagnetischen, ferrimagnetischen, paramagnetischen und/oder superparamagnetischen Eigenschaften, die insbesondere in geringer Menge in dem Klebstoff gleichmäßig verteilt dispergiert sind.
  • Die Partikel mit ferromagnetischen, ferrimagnetischen, paramagnetischen und/oder superparamagnetischen Eigenschaften können auch unmittelbar vor oder nach dem Klebstoffauftrag auf den faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs aufgebracht werden. Dabei können die Partikel in fester Form aufgesprüht oder in einer wässrigen Lösung aufgebracht werden und verbinden sich mit dem Klebstoff erst auf dem faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoff.
  • Im Folgenden werden diese ferromagnetische, ferrimagnetische, piezoelektrische und/oder superparamagnetische Eigenschaften aufweisenden Partikel im wässrigen Klebstoff gemäß der vorliegenden Erfindung unter dem Begriff "magnetisch" zusammengefasst.
  • Diese Partikel können auch Komposite umfassen, so dass entsprechende Komposite einen Verbund der Partikel mit einem organischen Polymer und/oder einem anorganischen Stoff bilden. Die Partikel können auch eine Matrix umfassen, wobei die Matrix magnetische, organische und/oder anorganische Stoffe umfasst. Entsprechende Verbindungen und Matrixlösungen werden als Komposit bezeichnet.
  • Die magnetischen Partikel, die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, können als einzelne, singuläre Partikel in den Klebstoff eingebracht werden. In einer bevorzugten Ausführung weisen diese Partikel einen sogenannten "Core-Typ" auf. Entsprechende Partikel des "Core-Typs" weisen einen magnetischen Kern auf, der beispielsweise Eisenoxid enthalten kann, wobei der magnetische Kern von einer äußeren Polymerhülle umgeben ist. Diese äußere Polymerhülle ist insbesondere so geformt, dass die magnetischen Partikel sich leicht in den Klebstoff dispergieren lassen und in einem stabilen Zustand verbleiben. Hierbei ist die Oberflächenladung bei der Aufrechterhaltung der Abstoßung zwischen den Partikeln entscheidend, wobei die Oberflächenladung von der Oberfläche der äußeren Polymerhülle und daran gebundenen Gruppen abhängt.
  • Dabei ist es vorteilhaft, funktionale Substituenten auf der Oberfläche der äußeren Polymerhülle vorzusehen, um die kolloidale Stabilität der magnetischen Partikel in dem Klebstoff zu gewährleisten.
  • Zudem schützt die äußere Polymerhülle den magnetischen Kern, indem die äußere Polymerhülle verhindert, dass der magnetische Kern mit Wasser oder gegebenenfalls vorhandenen Säuren und Basen im Klebstoff in Wechselwirkung tritt, wodurch beispielsweise eine Korrosion des magnetischen Kerns verhindert werden kann. Insbesondere weisen die magnetischen Partikel eine Oberflächenmodifikation der metallischen Phase auf, um den magnetischen Partikeln hydrophile Eigenschaften für eine homogene und stabile Dispersion in Wasser zu verleihen.
  • Unter den verschiedenen hydrophilen und biokompatiblen Verbindungen, die sich als fähig erwiesen haben, an die geladene Oberfläche der magnetischen Partikel zu binden, ist zum Beispiel Natriumoleat aufgrund seiner langen aliphatischen Kette bevorzugt, welche sich vorteilhaft für die sterische Stabilisierung der kolloidalen Suspension gegen magnetische Dipolanziehungskräfte eignet.
  • Alternativ können die magnetischen Partikel der vorliegenden Erfindung auch als sogenannte "Multicore-Partikel" vorliegen, was bedeutet, dass diese aus mehreren Einzeldomänen magnetischer Materialien, wie beispielsweise Magnetit (Fe3O4), bestehen, welche in eine Polymermatrix eingebettet sind. Nachfolgend werden diese beiden Varianten als "Core-Typ" bezeichnet.
  • In einer anderen Ausführungsform sind die magnetischen Partikel, die auch den Core-Typ umfassen können, mit anderen nichtmagnetischen Polymeren der Dispersion chemisch oder physikalisch verbunden. Die physikalischen Verbindungen zwischen den magnetischen Partikeln und den nichtmagnetischen Polymeren der Dispersion können zum Beispiel schwache Van-der-Waals Kräfte umfassen, die durch funktionale Gruppen an der Oberfläche vermittelt werden. Die chemischen Verbindungen zwischen den magnetischen Partikeln und den nichtmagnetischen Polymeren der Dispersion können durch kovalente Bindungen an funktionale Gruppen an der Oberfläche bereitgestellt werden.
  • Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung einzusetzenden magnetischen Partikel, bzw. der innere Kern eines Core-Partikels, weisen magnetische, insbesondere ferromagnetische Eigenschaften auf.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die magnetischen Partikel daher mindestens ein Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Fe, Co, Ni, Cr, Mo, W, V, Nb, Ta, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, und/oder Legierungen aus zwei oder mehr der genannten Elemente, und/oder Oxiden der genannten Elemente, und/oder Ferriten der genannten Elemente, und/oder ein Gemisch aus zwei oder mehr der genannten Elemente, auf.
  • Beispielsweise können die magnetischen Partikel Magnetit, Macchiemit, Goethit oder ein Ferrit der allgemeinen Formel MeOFe2O3, wobei Me ein Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Mg oder Cd, oder ein Gemisch aus zwei oder mehr der Elemente umfasst.
  • Weiterhin zum Einsatz als magnetische Partikel im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignet sind Werkstoffe wie Wolframit (FeMnWO4), Ferberit (FeWO4), dauermagnetische Aluminium-Nickel-Cobalt Legierungen, die als Hauptbestandteile die Elemente Eisen, Cobalt, Nickel, Aluminium, Kupfer oder Titan oder Gemische aus zwei oder mehr dieser Elemente enthalten.
  • Weiterhin sind Legierungen aus Platin und Cobalt, Legierungen aus Eisen, Cobalt, Vanadium und Chrom, Ludwigit (Mg2FeBO5), Vonsenit (Fe2 2+Fe3+O2[BO3]), Kobaltnickelkiese der allgemeinen Formel A2+B3+ 2X4- 2, wobei A ein Element ausgewählt aus der Gruppe Eisen, Cobalt, Nickel oder Kupfer umfasst, wobei B ein Element ausgewählt aus der Gruppe Eisen, Cobalt, Nickel oder Chrom oder ein Gemisch aus zwei oder mehr dieser Elemente umfasst, und wobei X die Elemente S, Se oder Te oder ein Gemisch aus zwei oder mehr dieser Elemente umfasst, Eisenoxide wie Eisen (II)-Oxid (FeO) oder Eisen (III)-Oxid (Fe2O3) in seiner ferromagnetischen Modifikation, Fe2O3 (Macchiemit) mit Spinell, Magnetit (Fe3O4), Cobaltlegierungen wie die üblicherweise als Hochtemperaturwerkstoffe eingesetzten Legierungen mit Co-Cr-Matrix, Ni-Fe-Al-Co-Gußlegierungen mit bis zu etwa 36 Gew.-% Cobalt, Legierungen des Typs CoCrW, Chrom (IV)-Oxid (CrO2), die der Gruppe der Ferrite zuzuordnenden oxidkeramischen Werkstoffe der allgemeinen Zusammensetzung M2Fe3+ 2O4 oder M2OFe2O3, die permanente magnetische Dipole enthalten, wobei M das Element Zink, Cadmium, Cobalt, Mangan, Eisen, Kupfer, Magnesium und dergleichen umfasst, sowie Eisen selbst, geeignet.
  • Die Partikel können auch piezoelektrische Partikel sein.
  • Der Klebevorgang gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt durch Auftragen des Klebstoffs auf die erste Lage des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs auf mindestens eine Klebenaht, durch Herstellen des Packstoffverbundes durch Verbinden der zweiten Lage des Packstoffes, und durch das Abbinden des Klebstoffs mittels Applizieren eines magnetischen Wechselfelds. Das Abbinden des wässrigen Klebstoffs erfolgt durch die Aufnahme von Wasser aus dem Klebstoff durch das Material des Packstoffs und durch die Verdunstung des Wasseranteils des Klebstoffs. Es handelt sich dabei um physikalische Vorgänge. Die Verklebung kann auch durch eine Viskositätserhöhung aufgrund eines Quellen von Polymeren in dem Klebstoff oder einer Verkleisterung des Klebstoffs stattfinden.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kommt die Verbindung zwischen den Lagen des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs hierbei ausdrücklich nicht durch thermoplastisches Fügen zu Stande, bei dem eine Temperatur im Bereich der Klebenaht erzeugt wird, welche die Schmelztemperatur der Polymere des Klebstoffs überschreitet.
  • Der Klebstoffauftrag auf den Packstoff erfolgt über das Klebstoffmodul, bzw. eine Klebstoffauftragsvorrichtung des Klebstoffmoduls. Der Auftrag des Klebstoffs auf den Packstoff erfolgt bevorzugt über ein Klebstoffauftragsventil als Klebstoffauftragsvorrichtung, das mit einem Ventil ausgestattet ist, um den Klebstoffauftrag zu starten oder zu stoppen. Dabei wird der Klebstoff insbesondere durch eine Düse auf die Oberfläche des Packstoffes aufgebracht. Der Klebstoffauftrag erfolgt vorzugsweise kontaktlos, indem der Klebstoff über einen Luftspalt auf die gewünschte Oberfläche des Packstoffes aufgebracht wird.
  • Der weitere Schritt des Verfahrens beinhaltet den Verbindungsvorgang, bzw. Fügevorgang, bei dem zwei Lagen des Packstoffs im Bereich der Klebenaht miteinander in Kontakt gebracht werden. Innerhalb dieses Bereichs der Klebenaht befindet sich der aufgetragene Klebstoff zwischen diesen beiden Lagen des Packstoffs. Dabei kann der Klebstoff entweder vollständig, beispielsweise in Form einer durchgehenden Klebstoffspur, oder teilweise, wie beispielsweise durch eine einfach oder mehrfach unterbrochene Klebstofflinie, was auch als "Stitching" bezeichnet wird, oder als Reihe von einzelnen Klebstoffpunkten durch das Klebstoffmodul aufgebracht werden.
  • Der Verbindungsvorgang, bzw. der Fügevorgang kann dabei einen Formschritt, wie ein Falten oder Formen des Packstoffs, wie beispielsweise einen Beutel oder einen Schlauch umfassen, wobei die zwei Lagen des Packstoffes im Bereich der mindestens einen Klebenaht hierbei in Deckung zueinander gebracht werden. Alternativ können im Rahmen der vorliegenden Erfindung zwei unterschiedliche Packstoffe im Bereich der mindestens einen Klebenaht in Deckung gebracht werden. Dies kann zum Beispiel erfolgen, indem eine erste Packstoffbahn und eine zweite Packstoffbahn zusammengeführt und im Bereich der Klebenaht miteinander verbunden werden.
  • Im weiteren Schritt des Verfahrens erfolgt die Applikation eines magnetischen Wechselfeldes auf die gefügte Klebenaht durch das Magnetmodul. Dies hat eine vielfache Wirkung auf die Verbesserung des Abbindeverhaltens der durch die mindestens eine Klebenaht gebildeten Klebeschicht zwischen den beiden Lagen des Packstoffs.
  • Grundsätzlich wirkt sich die durch das magnetische Wechselfeld erzeugte Erwärmung des Klebstoffs positiv auf das Abbindeverhalten des Klebstoffs aus und kann eine Viskositätserniedrigung, aber auch bei biobasierten Stoffen, wie Stärke, eine Viskositätserhöhung durch Verkleisterung erzeugen. Eine niedrigere Viskosität des Klebstoffs beschleunigt das Wegschlagen des Wassers des Klebstoffs, also die Aufnahme des Wassers durch das Material des Packstoffs und die Verdunstung des Klebstoffs. Eine höhere Viskosität des Klebstoffs erhöht die Anfangsklebekraft (Tack). Dabei werden zwei Effekte ausgenutzt: Wenn ein elektrisch leitfähiges Material einem wechselnden Magnetfeld ausgesetzt ist, werden in diesem Material elektrische Wirbelströme induziert. Diese Wirbelströme fließen in geschlossenen Schleifen innerhalb des Materials und erzeugen Wärme durch den ohmschen Widerstand des Materials.
  • Dieser Effekt ist besonders ausgeprägt bei Metallen und leitfähigen Keramiken. Obwohl piezoelektrische Materialien nicht durch Induktion erhitzt werden, können piezoelektrische Materialien Wärme durch die Umwandlung von elektrischer Energie in mechanische Schwingungen erzeugen. Beispielsweise ist Quarz eines der am häufigsten vorkommenden piezoelektrischen Materialien und wird in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet. Rochelle-Salz (NaKC4H4O6·4H2O) ist ein kristallines Feststoffsalz, das starke piezoelektrische Eigenschaften aufweist. Bariumtitanat (BaTiO3) ist ein keramisches Material, das eine hohe Piezoelektrizität aufweist, Bleizirkonattitanat (PZT, Pb[ZrxTi1-x]O3) ist eine der am häufigsten verwendeten piezoelektrischen Keramiken und zeigt hohe Piezoelektrizität.
  • Die Anwendung von piezoelektrischen Materialien ist nicht auf diese Beispiele beschränkt. Durch die magnetischen Wechselfelder können die magnetischen oder piezoelektrischen Partikel vorzugsweise in der Dispersion schwingen, wodurch mechanische Energie erzeugt wird. Diese Energie erleichtert die Trennung der Wassermoleküle von anderen Molekülen Klebstoffs und fördert das Wegschlagen, bzw. die Aufnahme von Wasser in das den Klebstoff umgebende Material des Packstoffs.
  • Ferner führen die in den piezoelektrischen Partikeln erzeugten Schwingungen, bzw. die in den magnetischen Partikeln induzierten Wirbelströme, zur Erzeugung von Wärme, was die gesamte Klebstoffdispersion erwärmt und somit das Wegschlagen und die Aushärtung des Klebstoffs beschleunigt.
  • Darüber hinaus besitzt Wasser diamagnetische Eigenschaften, wodurch eine Kraft auf die Wassermoleküle ausgeübt wird, welche bewirkt, dass sich die Wassermoleküle von einem entsprechend erzeugten Magnetfeld wegbewegen. Durch das Anlegen eines externen magnetischen Wechselfeldes wird daher, abhängig von der Stärke dieses magnetischen Wechselfeldes, eine Art Pumpwirkung erzeugt, welche die Bewegung der Wassermoleküle in das Material des Packstoffs zusätzlich begünstigt, so dass der positive Effekt des schnelleren Wegschlagens des Wasseranteils des Klebstoffs in den Packstoff und damit ein schnelleres Abbinden erfolgt.
  • In ferro- oder ferrimagnetischen Materialien wird Wärme durch die ständige Umorientierung der magnetischen Dipole der Wassermoleküle des Klebstoffs erzeugt, wenn der Klebstoff einem wechselnden Magnetfeld ausgesetzt ist, wodurch ebenfalls Wärme in dem Klebstoff erzeugt wird. Dieser Effekt ist besonders relevant für ferrimagnetische Keramiken wie Ferrite. Die Regelung der Feldstärke des angelegten magnetischen Wechselfeldes muss hierbei insbesondere derart sorgfältig geschehen, um zu verhindern, dass eine übermäßige mechanische Beanspruchung und Wärmeentwicklung in der Klebstoffschicht zu einem Kohäsionsbruch in der Klebeschicht führen, und eine aus einer Überwärmung von faserbasierten Papiersubstraten resultierende unerwünschte Geruchsbildung zu vermeiden.
  • Eine Verpackungsmittelherstellungsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung wird definiert als eine Vorrichtung, die in der Lage ist, aus einem vorgegebenen Packstoff eine Verpackung in teilweiser oder vollständiger Form herzustellen. Ein wesentliches Merkmal dieser Verpackungsmittelherstellungsmaschine ist die Verwendung von mindestens zwei Lagen des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs, die im Bereich der mindestens einen Klebenaht durch das Aufbringen eines wässrigen, nicht wärmeaktivierbaren, Klebstoffs miteinander verbunden werden. Diese Definition unterstreicht die breite Anwendbarkeit der Lösung der vorliegenden Erfindung in Bezug auf verschiedene Verpackungsarten und -formen und verschiedene Verpackungsmittelherstellungsmaschinen.
  • Eine Verpackungsmittelherstellungsmaschine kann eine Maschine sein, welche eine Vielzahl von Packmittelzuschnitten mithilfe des Fördermoduls durch verschiedene Verarbeitungsstationen befördert. In diesem Prozess wird aus jedem Zuschnitt des Packmittels eine Verpackung geformt, wobei mindestens eine Klebenaht auf die Verpackung aufgebracht wird, welche die zwei Lagen des Zuschnitts mittels des Klebstoffs miteinander verbindet. Die Beförderung der Zuschnitte erfolgt hierbei insbesondere kontinuierlich, wobei die Fördergeschwindigkeiten nach Bedarf variiert werden können. Ein konkretes Anwendungsbeispiel für diese Verpackungsmittelmaschine sind Faltschachtelklebemaschinen, die dazu dienen, Faltschachtelzuschnitte zu formen und zu vollständigen Verpackungen zusammenzuführen. Eine beispielhafte Verpackungsmittelmaschine zur Verarbeitung einzelner Zuschnitte, wie beispielsweise eine Faltschachtelklebemaschine, verfügt insbesondere über mindestens einen Sensor, wie zum Beispiel einen Lichttaster, der dazu dient, den einzelnen Zuschnitt des Packmittels zu erkennen, beispielsweise durch das Erfassen der vorlaufenden Kante des Zuschnitts.
  • In Abhängigkeit von dem Signal, das der Sensor liefert, und unter Berücksichtigung anderer Parameter wie dem Abstand von der Vorderkante, auch als Offset bezeichnet, werden der Startpunkt des Klebstoffauftrags sowie gegebenenfalls der Startzeitpunkt der Aktivität des Magnetmoduls, bzw. Induktionskopfes, das, bzw. der den Klebstoffauftrag mittels eines magnetischen Wechselfeldes beeinflusst, festgelegt.
  • Der Sensor ist hierbei insbesondere mit einer Steuerung der Verpackungsmittelherstellungsmaschine verbunden, in der das gewünschte Muster für den Klebstoffauftrag in Bezug auf den Zuschnitt des Packmittels hinterlegt ist. Die Steuerung der Verpackungsmittelherstellungsmaschine ist hierbei insbesondere mit einem weiteren Sensor, beispielsweise einem Drehgeber, steuerungstechnisch verbunden, wobei der weitere Sensor in der Lage ist, die Fördergeschwindigkeit des Fördermoduls der Verpackungsmittelherstellungsmaschine zu erfassen. In Abhängigkeit von der ermittelten Fördergeschwindigkeit kann die Steuerung sowohl den Startzeitpunkt als auch den Endzeitpunkt des jeweiligen Klebstoffauftrags durch das Klebstoffmodul und/oder den Startzeitpunkt und den Endzeitpunkt der Aktivierung des Magnetmoduls, insbesondere des Induktionskopfes, bestimmen.
  • Eine Verpackungsmittelherstellungsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Maschine, in der oftmals eine vorgefertigte Verpackung zu einer dreidimensionalen Form aufgerichtet, mit dem Packgut befüllt, und dann zum Beispiel eine Klebelasche nach dem Verfahren an diese Verbindung gefügt wird. Ein Beispiel einer solchen Verpackungsmittelherstellungsmaschine ist ein Kartonierer. Es gibt auch Mischformen, bei denen die Verpackungsmittelherstellung und die Befüllung kombiniert werden, wie Form-Fill-and-Seal-Verpackungsmittelherstellungsmaschinen.
  • Die Regelung des Magnetmoduls, insbesondere des mindestens einen Induktionskopfes, zur Erzeugung des magnetischen Wechselfeldes kann auf unterschiedliche Weisen erfolgen. Insbesondere kann die Regelung des Magnetmoduls gemeinsam mit der Regelung des Klebstoffmoduls, insbesondere des mindestens einen Klebstoffauftragsventils des Klebstoffmoduls, über eine in die Verpackungsmittelherstellungsmaschine integrierte Steuerung erfolgen.
  • Alternativ dazu kann die Regelung des Magnetmoduls, insbesondere des mindestens einen Induktionskopfes unabhängig von der Steuerung der Verpackungsmittelherstellungsmaschine durch eine Magnetmodulsteuerung des Magnetmoduls selbst er folgen, wobei in diesem Fall die Steuerung der Verpackungsmittelherstellungsmaschine der Magnetmodulsteuerung ein Start- und Endsignal zur Aktivierung des Magnetmoduls übermittelt oder ein Signal während des gewünschten Aktivitätszeitraums des Magnetmoduls bereitstellt.
  • Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass die Magnetmodulsteuerung des Magnetmoduls, insbesondere des mindestens einen Induktionskopfes, eigenständig den Startzeitpunkt und den Endzeitpunkt der Aktivierung des Magnetmoduls berechnet. In diesem Fall kann mindestens ein Fördergeschwindigkeitssignal des Fördermoduls von der Steuerung der Verpackungsmittelherstellungsmaschine oder von einem Fördergeschwindigkeitssensor an die Magnetmodulsteuerung übermittelt werden, so dass die Magnetmodulsteuerung auf Basis des übermittelten Fördergeschwindigkeitssignals die Berechnung der optimalen Aktivitätszeiten des Magnetmoduls, insbesondere des mindestens einen Induktionskopfes, durchführt.
  • Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Aufbringen des wässrigen, nicht wärmeaktivierbaren, Klebstoffs, auf der mindestens einen Klebenaht der ersten Lage des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs durch das Klebstoffmodul abschnittsweise und/oder umfasst das Verfahren den weiteren Verfahrensschritt, Aktivieren des Magnetmoduls durch eine Steuerung der Verpackungsmittelherstellungsmaschine, wenn sich die zumindest eine Klebenaht im Wirkbereich des Magnetmoduls befindet.
  • Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass gemäß der ersten Variante ein Ressourcen-schonender Auftrag des Klebstoffs auf die Klebstoffnaht erreicht wird. Gemäß der zweiten Variante ist die Steuerung hierbei ausgebildet, das magnetische Wechselfeld nur dann zu aktivieren, wenn sich ein Klebebereich im Wirkbereich dieses magnetischen Wechselfelds befindet, wobei insbesondere in allen anderen Fällen die Deaktivierung des magnetischen Wechselfelds durch die Steuerung erfolgt, so dass eine unnötige Aktivierung des Magnetmoduls vermieden wird.
  • Insbesondere ist die Steuerung ausgebildet, den Wirkbereich des magnetischen Wechselfelds in Abhängigkeit von einer durch einen weiteren Sensor, beispielsweise einem Drehgeber, bereitgestellten Fördergeschwindigkeit des Fördermoduls der Verpackungsmittelherstellungsmaschine zu bestimmen.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist das Fördermodul ausgebildet, die mit der zweiten Lage verbundene erste Lage des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs mit variablen Fördergeschwindigkeiten unter dem Magnetmodul zu verlagern, wobei das Verfahren den weiteren Verfahrensschritt umfasst, Anpassen der Feldstärke und/oder der Frequenz des durch das Magnetmodul bereitgestellten magnetischen Wechselfeldes durch eine Steuerung der Verpackungsmittelherstellungsmaschine in Abhängigkeit von der Fördergeschwindigkeit des Papier- oder Kartonpackstoffs.
  • Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch das Anpassen des magnetischen Wechselfeldes in Abhängigkeit von der Fördergeschwindigkeit die dem Klebstoff zugeführte Energie konstant gehalten werden kann. Insbesondere ist die Steuerung mit einem weiteren Sensor, beispielsweise einem Drehgeber, steuerungstechnisch verbunden, welcher ausgebildet ist die Fördergeschwindigkeit des Fördermoduls der Verpackungsmittelherstellungsmaschine der Steuerung bereitzustellen.
  • Die Einwirkzeit des magnetischen Wechselfeldes und die daraus resultierende dem Klebstoff zugeführte Energie pro Flächeneinheit variieren in Abhängigkeit von der Fördergeschwindigkeit des Fördermoduls der Verpackungsmittelherstellungsmaschine. Hierbei kann die Verpackungsmittelherstellungsmaschine häufig mit unterschiedlichen Fördergeschwindigkeiten betrieben werden, beispielsweise in einer Anfangsphase mit reduzierter Fördergeschwindigkeit bis optimale Parameter des Klebstoffauftrags erreicht sind, wobei sich hierbei eine Förderung des Packstoffs mit der vollen Fördergeschwindigkeit anschließt.
  • Hierbei wird das magnetische Wechselfeld insbesondere durch mindestens einen Induktionskopf erzeugt, wobei dieser Induktionskopf mindestens eine Anregungsspule zur Erzeugung des magnetischen Wechselfeldes umfasst. Eine bevorzugte Konfiguration des Induktionskopfes ermöglicht den Betrieb mit variierenden Frequenzen und Feldstärken des Magnetfelds. Der Induktionskopf ist insbesondere mit einer Magnetkopfsteuerung verbunden, die das Erregungssignal für den Induktionskopf erzeugt. Diese Magnetkopfsteuerung kann entweder als integraler Bestandteil des Induktionskopfes selbst ausgeführt sein oder ihm zugeordnet werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist die Verpackungsmittelherstellungsmaschine eine Steuerung auf, in welcher ein durch das Klebstoffmodul auf die mindestens eine Klebenaht aufzutragendes Klebstoffmuster hinterlegt ist, und wobei das Verfahren den weiteren Verfahrensschritt umfasst, Positionieren des Magnetmoduls an der mindestens einen Klebenaht des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs in Abhängigkeit von dem in der Steuerung hinterlegten Klebstoffmuster, insbesondere in Abhängigkeit von dem Startzeitpunkt des Klebstoffauftrags, von dem Endzeitpunkt des Klebstoffauftrags, und/oder von der Fördergeschwindigkeit des durch das Fördermodul geförderten faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs.
  • Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass eine direkte Ansteuerung des Magnetmoduls in Abhängigkeit des spezifischen in der Steuerung hinterlegten auf den Packstoff aufzubringenden Klebstoffmusters erreicht wird. Somit erfolgt die Ansteuerung des Magnetmoduls, bzw. des Induktionskopfes, in diesem Fall durch eine von dem Magnetmodul separate Steuerung der Verpackungsmittelherstellungsmaschine, welche neben dem Induktionskopf auch mindestens ein Klebstoffauftragsventil des Klebstoffmoduls ansteuert.
  • Insbesondere ist das Magnetmodul, bzw. der Induktionskopf in die Verpackungsmittelherstellungsmaschine integriert und ausgerichtet, um das magnetische Wechselfeld gezielt auf die mindestens eine Klebenaht des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs zu richten. Dabei kann der Induktionskopf einen Abstand zum faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoff aufweisen, oder aber, wenn die Applikation des magnetischen Wechselfelds nach dem Fügevorgang erfolgt, auch in direktem Kontakt mit dem faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoff stehen.
  • Insbesondere erfolgt das Steuern der Leistung oder der Frequenz der mindestens einen Anregungsspule zur Erzeugung des magnetischen Wechselfelds bevorzugt in Abhängigkeit von der Fördergeschwindigkeit des Fördermoduls der Verpackungsmittelherstellungsmaschine, um sowohl eine unzureichende als auch eine übermäßige Energiezufuhr in die Klebstoffschicht zu vermeiden.
  • In einer Ausführungsform ist die Steuerung der Verpackungsmittelherstellungsmaschine ausgebildet, das Magnetmodul zum Applizieren des magnetischen Wechselfelds erst zu aktivieren, sobald die Fördergeschwindigkeit des durch das Fördermodul geförderten faserbasierten Papier- und Kartonpackstoffs eine Schwellengeschwindigkeit erreicht hat.
  • Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass Energie gespart werden kann und eine Überhitzung oder Kohäsionsbrüche der Verklebung bei niedrigen Fördergeschwindigkeiten des Packstoffs verhindert werden können. Bei niedrigeren Fördergeschwindigkeiten, die unterhalb der Schwellengeschwindigkeit liegen, sollte die Anpressstrecke nach dem Fügen der Packstofflagen idealerweise ausreichend lang sein, um eine ausreichende Aushärtung der Klebstoffschicht zu ermöglichen. Dies gewährleistet, dass die Klebenaht aufgrund der Rückstellkräfte des Packstoffs oder aufgrund der Belastung mit einem Füllgut nicht vorzeitig geöffnet wird.
  • In Verpackungsmittelherstellungsmaschinen wie Faltschachtelklebemaschinen ist es von Vorteil, die magnetischen Wechselfelder nur dann zu aktivieren, wenn sich ein Packstoff im Wirkungsbereich des Magnetfelds befindet. Dies wird erreicht, indem die einzelnen Zuschnitte durch Sensoren wie Lichttaster erfasst werden, und das magnetische Wechselfeld über die gesamte Länge des Packstoffzuschnitts aktiviert wird.
  • Alternativ kann die Aktivierung auch nur erfolgen, wenn sich ein Klebebereich, insbesondere ein Bereich in dem ein Klebstoffauftrag auf mindestens eine Packstofflage erfolgt ist, im Wirkungsbereich des magnetischen Wechselfelds befindet. Die Musterdaten des Klebstoffauftrags können zur Regelung der Magnetspulen zur Erzeugung des magnetischen Wechselfelds verwendet werden, wobei die Steuerung hierbei einen Offset einstellen kann, d.h., sie wird zeitlich kurz vor Beginn des Klebstoffauftrags eingeschaltet und/oder kurz nach dem Ende des Klebstoffauftrags ausgeschaltet. Alternativ kann der Klebstoffauftrag über ein Scheibenleimwerk erfolgen.
  • Dies gewährleistet eine präzise und effiziente Applikation des magnetischen Wechselfelds nur dann wenn es tatsächlich benötigt wird. Die Integration der Magnetspulen als Teil der Induktionsköpfe in Verpackungsmittelherstellungsmaschinen ist entscheidend, um die magnetischen Wechselfelder möglichst nah an die geformte Klebenaht zu bringen.
  • Gleichzeitig kann es notwendig sein, in der Verpackungsmittelherstellungsmaschine Leitelemente und Formelemente wie Formschultern zum Führen des Packstoffs zu platzieren, die jedoch vorzugsweise nicht magnetisierbar sind. Es ist ferner vorteilhaft, wenn diese Elemente aus Edelstahl gefertigt sind, da die meisten Edelstähle nicht magnetisch sind.
  • Im Bereich des magnetischen Wechselfeldes ist es insbesondere möglich, alternativ zu Edelstählen Kunststoffe für die Leitelemente und Formelemente wie Formschultern einzusetzen. Diese Kunststoffe können in den Bereichen, in denen sie mit dem abrasiven Packstoff in Kontakt kommen können, mit Glasperlen oder anderen abriebfesten Materialien versetzt sein. Die Glasperlen gewährleisten beispielsweise, dass das Material bei Berührung durch den abrasiven Packstoff nicht beschädigt wird. Zudem zeichnen sich Kunststoffe durch eine geringe Wärmeleitfähigkeit aus, was zusätzlich von Vorteil ist, um eine Erwärmung durch das magnetische Wechselfeld zu verhindern.
  • In einer Ausführungsform wird das Magnetmodul zum Applizieren des magnetischen Wechselfeldes nach dem Verbinden der beiden Lagen des faserbasierten Papier- und Kartonpackstoffs aktiviert, was bedeutet, dass das Magnetfeld durch mindestens eine der ersten und zweiten Lage des Packstoffs hindurchwirkt.
  • Dies nutzt den Vorteil, dass der Papier- oder Kartonpackstoff keine magnetischen Eigenschaften aufweist und durch das magnetische Wechselfeld nicht magnetisiert werden kann. Dies ermöglicht, dass die beiden Packstofflagen bereits in direktem Kontakt stehen, und wenn der Klebstoff, der im Bereich der mindestens einen Klebenaht zwischen den Packstofflagen angeordnet ist, aktiviert wird, wodurch das Wasser schnell aus dem Klebespalt in den Packstoff wegschlägt, und der Klebstoff abbindet. Dies führt dazu, dass die Adhäsion des Klebstoffs an den Packstofflagen im Fügebereich von Anfang an gewährleistet ist, wenn das magnetische Wechselfeld nach dem Fügeprozess auf den Klebespalt einwirkt. Dies erhöht die Effizienz und Qualität des Verbindungsvorgangs erheblich.
  • In einer Ausführungsform weist das Magnetmodul mindestens eine Temperaturerfassungseinrichtung auf, welche ausgebildet ist, eine Oberflächentemperatur des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs im Bereich der zumindest einen Klebenaht zu erfassen, wobei das Verfahren den weiteren Verfahrensschritt umfasst, Vergleichen der erfassten Oberflächentemperatur des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs mit einem Referenzwert durch eine Steuerung der Verpackungsmittelherstellungsmaschine, um ein Vergleichsergebnis zu bestimmen, und Anpassen der Feldstärke und/oder der Frequenz des durch das Magnetmodul bereitgestellten magnetischen Wechselfeldes durch eine Steuerung der Verpackungsmittelherstellungsmaschine in Abhängigkeit von dem bestimmten Vergleichsergebnis.
  • Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass eine Überhitzung des Klebstoffs in der Klebenaht durch eine wirkungsvolle temperaturabhängige Anpassung der Feldstärke und/oder der Frequenz des magnetischen Wechselfeldes vermieden wird.
  • Beispielsweise kann die Ansteuerung des Magnetmoduls, bzw. des Induktionskopfes auch anhand eines Temperatursollwertes der Oberfläche des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs erfolgen. Insbesondere ist hierbei in Förderrichtung des Packstoffs dem Magnetmodul, bzw. dem Induktionskopf ein Temperatursensor nachgeordnet, welcher ausgebildet ist, die Oberflächentemperatur des Papier- oder Kartonpackstoffs im Bereich der Klebenaht zu erfassen und die Steuerung der Verpackungsmittelherstellungsmaschine kann den durch den Temperatursensor erfassten Temperaturwert mit einem Temperatursollwert vergleichen.
  • Bei Abweichungen des durch den Temperatursensor erfassten Ist-Temperaturwerts von dem Temperatursollwert kann die Steuerung ausgebildet sein, die Feldstärke und/oder die Frequenz des magnetischen Wechselfeldes anzupassen. Bei Verpackungsmittelherstellungsmaschinen mit variablen Fördergeschwindigkeiten ist der Temperatursollwert insbesondere variabel und von der jeweiligen Fördergeschwindigkeit des Fördermoduls abhängig. Ist die Abweichung des Ist-Temperaturwerts von dem Temperatursollwert zu gross so ist die Verklebung der faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs als "schlecht" zu bewerten. Der faserbasierte Papier- oder Kartonpackstoff wird am Ende des Prozesses ausgeworfen.
  • Bei einem festgelegten Montageort von Induktionskopf und Temperatursensor liegt nur eine kurze Zeitspanne vor, welche eine Stelle des Packstoffs benötigt, um der Position an dem Induktionskopf zu der Position an dem Temperatursensor gefördert zu werden, so dass aufgrund der verzögerten Wärmeleitung durch den Packstoff weniger Zeit verbleibt, dass sich ein entsprechender Wärmeeintrag auf der Oberfläche des Packstoffs ausbreitet. Daher kann der Temperatursollwert insbesondere in Abhängigkeit von einer linearen oder nicht linearen Kennlinie durch die Steuerung angepasst werden. Bei der Bestimmung des Temperatursollwerts durch die Steuerung können auch andere Parameter, wie Dicke des Packstoffs oder die Wärmeleitfähigkeit des Packstoffs berücksichtigt werden.
  • In einer Ausführungsform weist die Verpackungsmittelherstellungsmaschine eine Steuerung auf, in der die Schmelztemperatur bzw. Degradationstemperatur der polymeren Anteile des wässrigen, nicht wärmeaktivierbaren, Klebstoffs hinterlegt sind, wobei das Applizieren des magnetischen Wechselfeldes durch die Steuerung derart vorgegeben ist, dass die Temperatur des wässrigen, nicht wärmeaktivierbaren, Klebstoffs die Schmelztemperatur der polymeren Anteile des wässrigen, nicht wärmeaktivierbaren, Klebstoffs nicht überschreitet.
  • Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass der wässrige, nicht wärmeaktivierbare, Klebstoff gemäß der vorliegenden Erfindung eben kein Schmelzklebstoff ist, sondern ein Kaltleim, wobei mittels der Temperaturregelung durch die Steuerung unterhalb der Schmelztemperatur der polymeren Anteile des Klebstoffs eben gerade ein Schmelzen der polymeren Anteile des Klebstoffs verhindert wird.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt wird die oben genannte Aufgabe gelöst durch einen faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoff, herstellbar durch ein Verfahren nach dem ersten Aspekt, wobei der faserbasierte Papier- oder Kartonpackstoff insbesondere als eine Faltschachtel, eine Wellpappenverpackung, eine Einschlagverpackung, eine Tüte, einen Beutel oder einen Sack ausgebildet ist.
  • Gemäß einem dritten Aspekt wird die oben genannte Aufgabe gelöst durch eine Verpackungsmittelherstellungsmaschine zum Verbinden von zwei Lagen eines faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs, umfassend: ein Fördermodul zum Fördern von zumindest einer Lage des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs; ein Klebstoffmodul zum Aufbringen von wässrigem, nicht wärmeaktivierbarem, Klebstoff, welcher ferromagnetische, ferrimagnetische, superparamagnetische und/oder piezoelektrische Partikel umfasst; ein Verlagerungsmodul zum Verlagern von Lagen des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs; und ein Magnetmodul zum Applizieren eines magnetischen Wechselfelds, wobei das Fördermodul ausgebildet ist, eine erste Lage des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs zu fördern; wobei das Klebstoffmodul ausgebildet ist, den wässrigen, nicht wärmeaktivierbaren, Klebstoff, auf mindestens eine Klebenaht der ersten Lage des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs aufzubringen; wobei das Verlagerungsmodul ausgebildet ist, eine zweite Lage des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs an der mindestens einen Klebenaht der ersten Lage des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs zu verbinden; und wobei das Magnetmodul ausgebildet ist, ein magnetisches Wechselfeld im Bereich der zumindest einen Klebenaht zwischen der ersten und zweiten Lage des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs zu applizieren, um ein wirksames physikalisches Abbinden der wässrigen Klebstoffschicht zwischen der ersten und zweiten Lage des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs zu bewirken und eine wirksame Verklebung zwischen der ersten und zweiten Lage des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs zu beschleunigen.
  • Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass eine wirksame Verklebung der ersten und zweiten Lage des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs erreicht wird.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Verpackungsmittelherstellungsmaschine eine Steuerung auf, welche ausgebildet ist das Fördermodul zum Fördern der ersten Lage des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs mit einer variablen Fördergeschwindigkeit zu aktivieren, und wobei die Verpackungsmittelherstellungsmaschine eine Fördergeschwindigkeitserfassungsvorrichtung, insbesondere Drehgeber, aufweist, welche steuerungstechnisch mit der Steuerung verbunden ist.
  • Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch eine wirksame Anpassung der Fördergeschwindigkeit die Verweilzeit der Klebenaht im Wirkbereich des magnetischen Wechselfelds vorteilhaft optimiert wird.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Verpackungsmittelherstellungsmaschine eine Steuerung auf, in welcher ein durch das Klebstoffmodul auf die mindestens eine Klebenaht aufzutragendes Klebstoffmuster hinterlegt ist, und wobei die Steuerung ausgebildet ist, das Magnetmodul an der mindestens einen Klebenaht des Papier- oder Kartonpackstoffs in Abhängigkeit von dem hinterlegten Klebstoffmuster, insbesondere in Abhängigkeit von dem Startzeitpunkt des Klebstoffauftrags, von dem Endzeitpunkt des Klebstoffauftrags, und/oder von der Fördergeschwindigkeit des Papier- oder Kartonpackstoffs zu positionieren.
  • Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch eine entsprechende, vorteilhafte Positionierung des Magnetmoduls die durch das magnetische Wechselfeld bereitgestellte und in den Klebstoff eingebrachte Energie wirksam reguliert werden kann.
  • Die in Bezug auf das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt genannten beispielhaften Ausführungsformen sind ebenso beispielhafte Ausführungsformen für das Produkt herstellbar durch das Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt, und in Bezug auf die Verpackungsmittelherstellungsmaschine gemäß dem dritten Aspekt, und umgekehrt.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung einer Verpackungsmittelherstellungsmaschine zum Verbinden von zwei Lagen eines faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    Fig. 2
    eine schematische Darstellung einer Verpackungsmittelherstellungsmaschine zum Verbinden von zwei Lagen eines faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs gemäß einem Vergleichsbeispiel;
    Fig. 3
    eine schematische Darstellung eines faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs vor der Verklebung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    Fig. 4
    eine schematische Darstellung eines magnetischen Partikels in einem wässrigen, nicht wärmeaktivierbaren, Klebstoff gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
    Fig. 5
    eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Verbinden von Lagen eines faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden und in denen als Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeführt werden kann. Es versteht sich, dass auch andere Ausführungsformen genutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Konzept der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einem beschränkenden Sinne zu verstehen. Ferner versteht es sich, dass die Merkmale der verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch etwas anderes angegeben ist.
  • Die Aspekte und Ausführungsformen werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen sich im Allgemeinen auf gleiche Elemente beziehen. In der folgenden Beschreibung werden zu Erläuterungszwecken zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein eingehendes Verständnis von einem oder mehreren Aspekten der Erfindung zu vermitteln.
  • Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Verpackungsmittelherstellungsmaschine zum Verbinden von zwei Lagen eines faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • Die Verpackungsmittelherstellungsmaschine 100 ist in der Fig. 1 lediglich schematisch dargestellt und ermöglicht Lagen 101a, 101b von faserbasiertem Papier- oder Kartonpackstoff 101 miteinander zu verbinden. Auch wenn in der Fig. 1 lediglich exemplarisch zwei Lagen 101a, 101b des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs 101 dargestellt sind, ist die Verpackungsmittelherstellungsmaschine 100 offensichtlich ausgebildet, auch mehr als zwei Lagen 101a, 101b des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs 101 miteinander zu verbinden.
  • In der Fig. 1 ist ein Fördermodul 103, insbesondere ein Förderband, der Verpackungsmittelherstellungsmaschine 100 gezeigt, welches ausgebildet ist, eine erste Lage 101a des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs 101 entlang einer Förderrichtung 105 zu fördern.
  • Die Verpackungsmittelherstellungsmaschine 100 weist ferner ein Klebstoffmodul 107 auf, welches ausgebildet ist, einen wässrigen, nicht wärmeaktivierbaren, Klebstoff 109 auf die geförderte erste Lage 101a des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs 101 aufzubringen. Hierbei ist in der Fig. 1 schematisch dargestellt, dass der aufgetragene wässrige, nicht wärmeaktivierbare, Klebstoff 109 ferromagnetische, ferrimagnetische, superparamagnetische und/oder piezoelektrische Partikel 111 umfasst.
  • Wie in der Fig. 1 lediglich schematisch dargestellt ist, trägt das Klebstoffmodul 107 den wässrigen, nicht wärmeaktivierbaren, Klebstoff 109 auf mindestens eine Klebenaht 113 der ersten Lage 101a auf.
  • Ferner weist die Verpackungsmittelherstellungsmaschine 100 hierbei ein in Fig. 1 lediglich schematisch angedeutetes Verlagerungsmodul 115 auf, welches ausgebildet ist, eine zweite Lage 101b des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs 101 an der mindestens einen Klebenaht 113 der ersten Lage 101a des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs 101 zu verbinden.
  • Auch wenn das in der Fig. 1 nicht dargestellt ist, kann das Verlagerungsmodul 115 eine Faltvorrichtung, eine Formvorrichtung oder eine Zusammenführungsvorrichtung umfassen, welche ausgebildet ist, die zweite Lage 101b in Richtung der Klebenaht 113 auf der ersten Lage 101a zu falten, zu formen oder darauf zu zuführen, um an der mindestens einen Klebenaht 113 eine wirksame Verbindung zwischen ersten und zweiten Lage 101a, 101b des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs 101 zu erhalten. Anschließend fördert das Fördermodul 103 den faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoff 101 in den Bereich eines Magnetmoduls 117 der Verpackungsmittelherstellungsmaschine 100. Das Magnetmodul 117 ist ausgebildet, ein magnetisches Wechselfeld 119 durch mindestens eine der ersten und zweiten Lage 101a, 101b hindurch im Bereich der zumindest einen Klebenaht 113 zu applizieren. Dadurch wird ein physikalisches Abbinden der wässrigen Klebstoffschicht zwischen der ersten und zweiten Lage 101a, 101b des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs 101 erreicht.
  • Als Alternative dazu können auch zwei Zuschnitte des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs 101 oder zwei Bahnen des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs 101 übereinander angeordnet werden und im Bereich der Klebenaht 113 mithilfe dieser Verbindungsverfahren miteinander verbunden werden. Diese Verfahrensschritte ermöglichen eine präzise und effektive Verklebung von Verpackungsmaterialien unter Verwendung eines wässrigen Klebstoffs 109 mit magnetischen Partikeln 111. Beide alternativen Varianten der Verbindung zweier Klebelagen werden unter dem Begriff Fügen oder Fügevorgang subsummiert.
  • Der faserbasierte Papier- oder Kartonpackstoff 101 kann sowohl einen einstückigen Packstoff 101 einschließen, bei dem die Lagen 101a, 101b im Bereich der Klebenaht 113 durch einen Faltvorgang in Deckung gebracht wurden, als auch die Möglichkeit umfassen, dass es sich um zwei separate Packstoffbahnen oder Packstoffzuschnitte handelt, die übereinander angeordnet werden. Die Materialien der ersten und zweiten Lage 101a, 101b des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs 101 können identisch oder unterschiedlich sein. Dabei ist von entscheidender Bedeutung, dass mindestens eine Lage 101a, 101b des Packstoffs 101 faserbasiert ist und in der Lage ist, das Wasser aus dem Klebstoff 109 aufzunehmen.
  • In der Fig. 5 sind die einzelnen durch die Verpackungsherstellungsmaschine 100 durchgeführten Verfahrensschritte wie folgt schematisch dargestellt.
  • Der erste Verfahrensschritt umfasst das Fördern 201 einer ersten Lage 101a des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs 101 durch das Fördermodul 103.
  • Der zweite Verfahrensschritt umfasst das Aufbringen 203 des wässrigen, nicht wärmeaktivierbaren, Klebstoffs 109, auf mindestens eine Klebenaht 113 der ersten Lage 101a des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs 101 durch das Klebstoffmodul 107.
  • Der dritte Verfahrensschritt umfasst das Verbinden 205 einer zweiten Lage 101b des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs 101 an der mindestens einen Klebenaht 113 der ersten Lage 101a des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs 101 durch das Verlagerungsmodul 115. Hierbei wird optional eine Verpressung der ersten und zweiten Lage 101a, 101b des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs 101 im Bereich der Klebenaht 113 durchgeführt.
  • Der vierte Verfahrensschritt umfasst das physikalische Abbinden 207 der wässrigen Klebstoffschicht zwischen der ersten und zweiten Lage 101a, 101b des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs 101 mittels Applizieren eines magnetischen Wechselfeldes 119 durch mindestens eine der ersten und zweiten Lage 101a, 101b hindurch im Bereich der zumindest einen Klebenaht 113 durch das Magnetmodul 117, um eine wirksame Verklebung zwischen der ersten und zweiten Lage 101a, 101b des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs 101 zu beschleunigen.
  • Hierbei wird das Magnetfeld 119 durch mindestens einen Induktionskopf des Magnetmoduls 117 erzeugt. Eine wesentliche Charakteristik dieses Verfahrens ist, dass das Magnetfeld 119 durch mindestens eine Lage 101a, 101b auf den wässrigen Klebstoff 109 einwirkt, der sich zwischen den beiden Lagen 101a, 101b des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs 101 befindet.
  • Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Verpackungsmittelherstellungsmaschine zum Verbinden von zwei Lagen eines faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs 101 gemäß einem Vergleichsbeispiel.
  • Das Verfahren gemäß Fig. 2 unterscheidet sich vom Verfahren in Fig. 1 dadurch, dass der Arbeitsschritt 207, das Applizieren des magnetischen Wechselfeldes 119 auf den wässrigen Klebstoff 109, vor dem Verbinden 205 der zweiten Lage 101b des faserbasierten Papier- und Kartonwerkstoffs an der Klebenaht 113 der ersten Lage 101a des faserbasierten Papier- und Kartonwerkstoffs 101 stattfindet.
  • Somit wird das magnetische Wechselfeld 119 in dem in Fig. 2 dargestellten Vergleichsbeispiel folglich auf den ungeschützten wässrigen Klebstoff 109 appliziert, der noch nicht in den Fügeprozess einbezogen wurde. Durch diese Abweichung wird der Klebstoff 109 bereits vor dem eigentlichen Zusammenfügen der Packstofflagen 101a, 101b durch das magnetische Wechselfeld 119 beeinflusst, was potenziell unterschiedliche Eigenschaften und Effekte auf den Klebstoff 109 im Bereich der Klebenaht 113 erzeugen kann.
  • Dieses aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren weist gegenüber dem Verfahren der vorliegenden Erfindung mehrere Nachteile auf. Insbesondere besteht die Gefahr, dass der Klebstoff 109 "übertrocknet" und seine Klebrigkeit verliert.
  • Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs vor der Verklebung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • Der in Figur 3 dargestellte faserbasierte Papier- oder Kartonpackstoff 101 liegt in Form eines Faltschachtelzuschnitts vor. Hierbei markiert eine Klebenaht 113 des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs 101 einen spezifisch begrenzten Bereich des Packstoffes 101. Diese Klebenaht 113 ermöglicht die Verbindung der beiden gegenüberliegenden Lagen 101a, 101b des Packstoffs 101 miteinander. Es ist wichtig anzumerken, dass dieses Beispiel nicht auf Faltschachteln beschränkt ist, sondern auch auf andere Formen von Verpackungen angewendet werden kann.
  • Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines magnetischen Partikels in einem wässrigen, nicht wärmeaktivierbaren, Klebstoff gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • In Fig. 4 ist ein magnetisches Partikel 111 dargestellt, das vom "Core"-Typ ist und aus einem magnetischen oder magnetisierbaren Kern 121 besteht. Dieser Kern ist von mindestens einer Hülle 123 aus einem anderen Material umgeben, wobei diese Hülle 123 beispielsweise eine Polymerbeschichtung sein kann. Die Hülle 123 wird gezielt modifiziert, um die Dispersion des magnetischen Partikels 111 in der Klebstoffdispersion 109 zu optimieren. Diese Modifikation kann die Anpassung der Oberflächenspannung der äußeren Hülle 123 oder die Einführung von aktiven Gruppen umfassen, die die Stabilität des magnetischen Partikels 111 in der wässrigen Klebstoffdispersion 109 gewährleisten. Die Modifikation kann durch eine oder mehrere aktive Gruppen erfolgen, die eine Vernetzung mit anderen Komponenten im Klebstoff 109 ermöglichen. Vorzugsweise erfolgt die Vernetzung des magnetischen Partikels 111 mit einer anderen aktiven Komponente der wässrigen Klebstoffdispersion vor deren Dispersion. In einer Ausführungsform kann der magnetische Partikel 111 mit einer klebrigen Komponente des Klebstoffs 109 vernetzt sein.
  • Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Verbinden von Lagen eines faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • Das Verfahren 200 umfasst als ersten Verfahrensschritt das Fördern 201 einer ersten Lage 101a des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs 101 durch das Fördermodul 103.
  • Das Verfahren 200 umfasst als zweiten Verfahrensschritt das Aufbringen 203 des wässrigen, nicht wärmeaktivierbaren, Klebstoffs 109, auf mindestens eine Klebenaht 113 der ersten Lage 101a des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs 101 durch das Klebstoffmodul 107.
  • Das Verfahren 200 umfasst als dritten Verfahrensschritt das Verbinden 205 einer zweiten Lage 101b des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs 101 an der mindestens einen Klebenaht 113 der ersten Lage 101a des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs 101 durch das Verlagerungsmodul 115.
  • Das Verfahren 200 umfasst als dritten Verfahrensschritt das physikalische Abbinden 207 der wässrigen Klebstoffschicht zwischen der ersten und zweiten Lage 101a, 101b des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs 101 mittels Applizieren eines magnetischen Wechselfeldes 119 durch mindestens eine der ersten und zweiten Lage 101a, 101b hindurch im Bereich der zumindest einen Klebenaht 113 durch das Magnetmodul 117, um eine wirksame Verklebung zwischen der ersten und zweiten Lage 101a, 101b des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs 101 zu beschleunigen.

Claims (10)

  1. Verfahren (200) zum Verbinden von Lagen (101a, 101b), insbesondere von zwei Lagen (101a, 101b), eines faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs (101) durch eine Verpackungsmittelherstellungsmaschine (100), wobei die Verpackungsmittelherstellungsmaschine (100) ein Fördermodul (103) zum Fördern von zumindest einer Lage (101a, 101b) des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs (101), ein Klebstoffmodul (107) zum Aufbringen von wässrigem, nicht wärmeaktivierbarem, Klebstoff (109), welcher ferromagnetische, ferrimagnetische superparamagnetische und/oder piezoelektrische Partikel (111) umfasst, ein Verlagerungsmodul (115) zum Verlagern von Lagen (101a, 101b) des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs (101), und ein Magnetmodul (117) zum Applizieren eines magnetischen Wechselfelds (119) aufweist, wobei der faserbasierte Papier- oder Kartonpackstoff (101) ausgebildet ist, Wasser aus dem wässrigen, nicht wärmeaktivierbaren, Klebstoff (109) aufzunehmen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren (200) die folgenden Verfahrensschritte umfasst:
    Fördern (201) einer ersten Lage (101a) des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs (101) durch das Fördermodul (103);
    Aufbringen (203) des wässrigen, nicht wärmeaktivierbaren, Klebstoffs (109), auf mindestens eine Klebenaht (113) der ersten Lage (101a) des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs (101) durch das Klebstoffmodul (107);
    Verbinden (205) einer zweiten Lage (101b) des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs (101) an der mindestens einen Klebenaht (113) der ersten Lage (101a) des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs (101) durch das Verlagerungsmodul (115); und
    Physikalisches Abbinden (207) der wässrigen Klebstoffschicht zwischen der ersten und zweiten Lage (101a, 101b) des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs (101) mittels Applizieren eines magnetischen Wechselfeldes (119) durch mindestens eine der ersten und zweiten Lage (101a, 101b) hindurch im Bereich der zumindest einen Klebenaht (113) durch das Magnetmodul (117), um eine wirksame Verklebung zwischen der ersten und zweiten Lage (101a, 101b) des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs zu beschleunigen.
  2. Verfahren (200) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen (203) des wässrigen, nicht wärmeaktivierbaren, Klebstoffs (109), auf der mindestens einen Klebenaht (113) der ersten Lage (101a) des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs (101) durch das Klebstoffmodul (107) abschnittsweise erfolgt und/oder wobei das Verfahren den weiteren Verfahrensschritt umfasst, Aktivieren des Magnetmoduls (117) durch eine Steuerung der Verpackungsmittelherstellungsmaschine (100) wenn sich die zumindest eine Klebenaht (113) im Wirkbereich des Magnetmoduls (117) befindet.
  3. Verfahren (200) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fördermodul (103) ausgebildet ist, die mit der zweiten Lage (101b) verbundene erste Lage (101a) des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs (101) mit variablen Fördergeschwindigkeiten unter dem Magnetmodul (117) zu verlagern, und wobei das Verfahren den weiteren Verfahrensschritt umfasst, Anpassen der Feldstärke und/oder der Frequenz des durch das Magnetmodul (117) bereitgestellten magnetischen Wechselfeldes (119) durch eine Steuerung der Verpackungsmittelherstellungsmaschine (100) in Abhängigkeit von der Fördergeschwindigkeit des Papier- oder Kartonpackstoffs (101).
  4. Verfahren (200) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verpackungsmittelherstellungsmaschine (100) eine Steuerung aufweist, in welcher ein durch das Klebstoffmodul (107) auf die mindestens eine Klebenaht (113) aufzutragendes Klebstoffmuster hinterlegt ist, und wobei das Verfahren den weiteren Verfahrensschritt umfasst, Positionieren des Magnetmoduls (117) an der mindestens einen Klebenaht (113) des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs (101) in Abhängigkeit von dem in der Steuerung hinterlegten Klebstoffmuster, insbesondere in Abhängigkeit von dem Startzeitpunkt des Klebstoffauftrags, von dem Endzeitpunkt des Klebstoffauftrags, und/oder von der Fördergeschwindigkeit des durch das Fördermodul (103) geförderten faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs (101).
  5. Verfahren (200) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetmodul (117) mindestens eine Temperaturerfassungseinrichtung aufweist, welche ausgebildet ist, eine Oberflächentemperatur des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs (101) im Bereich der zumindest einen Klebenaht (113) zu erfassen, wobei das Verfahren den weiteren Verfahrensschritte umfasst, Vergleichen der erfassten Oberflächentemperatur des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs (101) mit einem Referenzwert durch eine Steuerung der Verpackungsmittelherstellungsmaschine (100), um ein Vergleichsergebnis zu bestimmten, und Anpassen der Feldstärke und/oder der Frequenz des durch das Magnetmodul (117) bereitgestellten magnetischen Wechselfeldes (119) durch eine Regelung der Verpackungsmittelherstellungsmaschine (100) in Abhängigkeit von dem bestimmten Vergleichsergebnis.
  6. Verfahren (200) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verpackungsmittelherstellungsmaschine (100) eine Steuerung aufweist, in der die Schmelztemperatur der polymeren Anteile des wässrigen, nicht wärmeaktivierbaren, Klebstoffs (109) hinterlegt sind, wobei das Applizieren des magnetischen Wechselfeldes (119) durch die Steuerung derart vorgegeben ist, dass die Temperatur des wässrigen, nicht wärmeaktivierbaren, Klebstoffs (109) die Schmelztemperatur der polymeren Anteile des wässrigen, nicht wärmeaktivierbaren, Klebstoffs (109) nicht überschreitet.
  7. Faserbasierter Papier- oder Kartonpackstoff (101), herstellbar durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der faserbasierte Papier- oder Kartonpackstoff (101) insbesondere als eine Faltschachtel, eine Wellpappenverpackung, eine Einschlagverpackung, eine Tüte, einen Beutel oder einen Sack ausgebildet ist.
  8. Verpackungsmittelherstellungsmaschine (100) zum Verbinden von Lagen (101a, 101b), insbesondere von zwei Lagen (101a, 101b), eines faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs (101), umfassend:
    ein Fördermodul (103) zum Fördern von zumindest einer Lage (101a, 101b) des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs (101); ein Klebstoffmodul (107) zum Aufbringen von wässrigem, nicht wärmeaktivierbarem, Klebstoff (109), welcher ferromagnetische, ferrimagnetische, superparamagnetische und/oder piezoelektrische Partikel (111) umfasst; ein Verlagerungsmodul (115) zum Verlagern von Lagen (101a, 101b) des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs (101); und ein Magnetmodul (117) zum Applizieren eines magnetischen Wechselfelds (119),
    wobei das Fördermodul (103) ausgebildet ist, eine erste Lage (101a) des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs (101) zu fördern;
    wobei das Klebstoffmodul (107) ausgebildet ist, den wässrigen, nicht wärmeaktivierbaren, Klebstoff (109), auf mindestens eine Klebenaht (113) der ersten Lage (101a) des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs (101) aufzubringen;
    wobei das Verlagerungsmodul (115) ausgebildet ist, eine zweite Lage (101b) des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs (101) an der mindestens einen Klebenaht (113) der ersten Lage (101a) des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs (101) zu verbinden; und
    wobei das Magnetmodul (117) ausgebildet ist, ein magnetisches Wechselfeld (119) im Bereich der zumindest einen Klebenaht (113) zwischen der ersten und zweiten Lage (101a, 101b) des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs (101) zu applizieren, um ein wirksames physikalisches Abbinden der wässrigen Klebstoffschicht zwischen der ersten und zweiten Lage (101a, 101b) des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoffs (101) zu bewirken und eine wirksame Verklebung zwischen der ersten und zweiten Lage (101a, 101b) des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoff (101) zu beschleunigen.
  9. Verpackungsmittelherstellungsmaschine (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verpackungsmittelherstellungsmaschine (100) eine Steuerung aufweist, welche ausgebildet ist das Fördermodul (103) zum Fördern der ersten Lage (101a) des faserbasierten Papier- oder Kartonpackstoff (101) mit einer variablen Fördergeschwindigkeit zu aktivieren, und wobei die Verpackungsmittelherstellungsmaschine (100) eine Fördergeschwindigkeitserfassungsvorrichtung, insbesondere Drehgeber, aufweist, welche steuerungstechnisch mit der Steuerung verbunden ist.
  10. Verpackungsmittelherstellungsmaschine (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verpackungsmittelherstellungsmaschine (100) eine Steuerung aufweist, in welcher ein durch das Klebstoffmodul (107) auf die mindestens eine Klebenaht (113) aufzutragendes Klebstoffmuster hinterlegt ist, und wobei die Steuerung ausgebildet ist, das Magnetmodul (117) an der mindestens einen Klebenaht (113) des Papier- oder Kartonpackstoffs (101) in Abhängigkeit von dem hinterlegten Klebstoffmuster, insbesondere in Abhängigkeit von dem Startzeitpunkt des Klebstoffauftrags, von dem Endzeitpunkt des Klebstoffauftrags, und/oder von der Fördergeschwindigkeit des Papier- oder Kartonpackstoffs (101) zu positionieren.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10109170A1 (de) * 2001-02-26 2002-09-12 Advanced Photonics Tech Ag Verfahren und Anordnung zur Herstellung eines geklebten Papier- oder Pappeproduktes
EP1444306B1 (de) * 2001-11-13 2007-04-04 Degussa GmbH Härtbare und wieder lösbare klebeverbindungen
EP2383188A1 (de) * 2010-04-30 2011-11-02 Uhlmann Pac-Systeme GmbH & Co. KG Vorrichtung und Verfahren zum Befüllen und Verschließen von Faltschachteln
DE102011115617A1 (de) 2010-10-20 2012-04-26 Heidelberger Druckmaschinen Ag Transfervorrichtung mit Magnetfeldtrockner
EP3162719A1 (de) * 2015-10-29 2017-05-03 Theegarten-Pactec Gmbh & Co. Kg Verfahren zur verpackung kleinstückiger artikel und verpackungsmittel sowie verpackungsmaschine

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4208564A1 (de) 1992-03-18 1993-09-23 Franz J Landen Klebeverfahren

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10109170A1 (de) * 2001-02-26 2002-09-12 Advanced Photonics Tech Ag Verfahren und Anordnung zur Herstellung eines geklebten Papier- oder Pappeproduktes
EP1444306B1 (de) * 2001-11-13 2007-04-04 Degussa GmbH Härtbare und wieder lösbare klebeverbindungen
EP2383188A1 (de) * 2010-04-30 2011-11-02 Uhlmann Pac-Systeme GmbH & Co. KG Vorrichtung und Verfahren zum Befüllen und Verschließen von Faltschachteln
DE102011115617A1 (de) 2010-10-20 2012-04-26 Heidelberger Druckmaschinen Ag Transfervorrichtung mit Magnetfeldtrockner
EP3162719A1 (de) * 2015-10-29 2017-05-03 Theegarten-Pactec Gmbh & Co. Kg Verfahren zur verpackung kleinstückiger artikel und verpackungsmittel sowie verpackungsmaschine

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