| JP09324400 | PACKAGING MATERIAL OF PULP MOLD |
| WO/2005/100178 | CARDBOARD PALLET |
| JP51137590 | METHOD OF MAKING WATER-PROOF CORRUGATED CARDBOARD |
SCHNEIDER, Toma (Maxim-Gorki-Strasse 46, Dresden, 01127, DE)
BERGER, Jörg (Anton-Kohlhaas-Weg 2, Jülich, 52428, DE)
LEUFEN, Richard (Fahlenberg 9, Linnich, 52441, DE)
SEICHE, Werner (Wieselweg 1, Bergheim, 50127, DE)
SCHNEIDER, Toma (Maxim-Gorki-Strasse 46, Dresden, 01127, DE)
BERGER, Jörg (Anton-Kohlhaas-Weg 2, Jülich, 52428, DE)
LEUFEN, Richard (Fahlenberg 9, Linnich, 52441, DE)
P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Vorbereitung von Faltlinien an laminierten Materialien auf Basis von Kartonage zur Herstellung von Behältern, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein zur Bereitstellung einer Faltlinie vorgesehener Bereich derart thermisch beaufschlagt wird, daß eine mindestens teilweise lokale Minderung von Schubbruchspannungen des Materials in diesem Bereich erzeugt wird, wodurch ein lokales Delaminie- ren in diesem Bereich unterstützt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die lokale Verminderung der Schubbruchspannungen eine Ausbildung eines Faltgelenkes (8) unterstützt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Faltgelenk (8) mit einem Hohlraum (7) ausgebildet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, daß durch die thermische Beaufschlagung eine lokale reversible Steifigkeits- und Festigkeitsverminderung generiert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine dynamische Temperaturbeaufschlagung durchgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Laminat (1) im Erwärmungsbereich (6) auf eine Temperatur von höchstens 100 0 C erwärmt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Laminat (1) im Erwärmungsbereich (6) auf eine Temperatur von 110 0 C bis 120 0 C erwärmt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Laminat (1) im Erwärmungsbereich (6) auf eine Temperatur oberhalb von 120 0 C erwärmt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Temperaturbeaufschlagung eine Restfeuchte im Laminat (1) mindestens teilweise verdampft wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Faserverbindungen im Laminat (1) aufgespalten werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Delaminierung Lagen (3) des Laminates (1) mindestens bereichsweise aufgespalten werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Beaufschlagung unter Verwendung einer Heißluftdüse durchgeführt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur thermischen Beaufschlagung eine mechanische Rillung im Bereich der Faltlinie durchgeführt wird.
14. Vorrichtung zur Vorbereitung von Faltlinien an laminierten Materialien auf Basis von Kartonage zur Herstellung von Behältern, dadurch gekennzeichnet, daß benachbart zu einer Führungseinrichtung für das mit der Faltlinie zu versehende Laminat (1) eine Heizeinrichtung (5) angeordnet ist, die eine für eine vorgebbare mindestens bereichsweise lokale Minderung von Schubbruchspannungen des Laminates (1) im Bereich der Faltlinie ausreichende Heizleistung aufweist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (5) zur Generierung einer Temperatur in einem Erwärmungsbereich (6) des Laminates (1) von höchstens 110 0 C ausgebildet ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (5) zur Generierung einer Temperatur in einem Erwärmungsbereich (6) des Laminates (1) von 110 0 C bis 120 0 C ausgebildet ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (5) zur Generierung einer Temperatur in einem Erwärmungsbereich (6) des Laminates (1) von oberhalb 120 0 C ausgebildet ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (5) als eine Heiß- luftdüse ausgebildet ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (5) als ein Mikrowellengenerator ausgebildet ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (5) als ein Bauelement aus der Gruppe Laser, Wärmekontaktheizung, IR-Strahler ausgebildet ist |
Verfahren und Vorrichtung zur Vorbereitung von Faltlinien
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorbereitung von Faltlinien an laminierten Materialien auf Basis von Kartonage zur Herstellung von Behältern.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zur Vorbereitung von Faltlinien an laminierten Materialien auf Basis von Kartonage zur Herstellung von Behältern.
Die Erfindung betrifft insbesondere Faserverbundwerkstoffe mit thermisch aktivierbaren Lösungsmitteln in Verbindung mit einer Dampfbarriere gegen den Austritt des Lösungsmittels.
Bei der Herstellung von Verpackungen aus Kartonage werden im Rahmen eines ersten Produktionsschrittes Zuschnitte aus einem Bahnmaterial hergestellt und die Zuschnitte werden üblicherweise mit Falzungen versehen, um ein Falten des Kartonverbundes zur Ausbildung des herzustellenden Behälters durchzuführen. Beim Falten eines laminatartigen Kartonverbundes entstehen im Faltbereich sowohl elastische Dehnungen als auch plastische Dehnungen. Die plastischen Dehnungen können zu Materialverschiebungen im Bereich des Faltgelenkes führen. Die MaterialVerschiebungen ge-
nerieren bis zu einem materialabhängigen Grenzwert Schubspannungen zwischen den einzelnen Kartonfaserlagen.
Bei einem überschreiten des Grenzwertes, der sogenannten Schubbruchspannung, erfolgt eine Delaminierung der Materiallagen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der einleitend genannten Art derart zu verbessern, daß eine lokal vorgebbare Minderung der Schubbruchspannung das lokale Delami- nieren innerhalb dieser Zone begünstigt und dadurch die Ausbildung eines Faltgelenks unterstützt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens ein zur Bereitstellung einer Faltlinie vorgesehener Bereich derart thermisch beaufschlagt wird, daß die Bindungen innerhalb das Laminats partiell und temporär aufgelöst werden und damit eine mindestens teilweise Delaminierung des Materials in diesem Bereich begünstigt wird.
Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu konstruieren, daß eine vorgebbare Ausbildung eines Faltgelenkes unterstützt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß benachbart zu einer Führungseinrichtung für das mit der Faltlinie zu versehende Laminat einer Heizeinrichtung angeordnet ist, die eine für eine vorgebbare mindestens bereichsweise Lösung von Bindungen innerhalb des Laminates im Bereich der Faltlinie ausreichende Heizleistung aufweist.
Insbesondere ist daran gedacht, daß durch eine lokal vorgebbare Minderung der Schub-Bruch-Spannung das lokale Delaminieren innerhalb der betreffenden Zone begünstigt und dadurch die Ausbildung eines Faltgelenkes unterstützt wird.
Insbesondere ist auch daran gedacht, den betreffenden Bereich thermisch derart zu behandeln, daß die Bindungen innerhalb des
Laminates partiell und temporär aufgelöst werden und damit eine Ausbildung des Faltgelenkes unterstützt wird.
Unter Delaminierung wird insbesondere eine Trennung von einzelnen Lagen innerhalb des Laminates verstanden.
Das erfindungsgemäße mindestens bereichsweise Lösen von Bindungen innerhalb des Materials im Bereich der vorgesehenen Faltlinie unterstützt eine gewollte Faltgelenkausbildung. Es wird sowohl eine reversible Steifigkeitsverminderung als auch eine Festigkeitsverminderung hervorgerufen, wodurch das lokale Delami- nieren bei äußeren mechanischen Belastungen unterstützt wird. Insbesondere ist daran gedacht, die thermische Behandlung des Laminates dynamisch nach dem Thermoschockprinzip durchzuführen, da hierdurch Wärmeausgleichsvorgänge im Kartonverbund berücksichtigt werden können.
Durch das thermisch unterstützte Falten des Laminats können eine Reihe von Vorteilen erreicht werden. Zum einen wird eine erhöhte Packungsdichtigkeit gewährleistet, da gegenüber einem üblichen Rillprozeß zur Bereitstellung der Faltlinien die Materialvorschädigungen erheblich vermindert werden können. Gegenüber einer Erzeugung von Faltlinien durch einen ausschließlichen Rillprozeß werden auch geometrische Einschränkungen hinsichtlich des rillbaren Bereiches vermieden.
Darüber hinaus kann eine verbesserte Verpackungsstabilität erreicht werden, da bei einem Plastifizieren und einem Reelastifi- zieren des Laminates vorhandene Materialspannungen in der Be- schichtung abgebaut werden. Es kann darüber hinaus eine erhöhte Kantensteifigkeit der Packungen erreicht werden. Die hinsichtlich der Packungsdichtigkeit bereits erwähnten verminderten Materialvorschädigungen führen darüber hinaus ebenfalls zu einer Erhöhung der Packungsstabilität.
Die thermische Faltlinienvorbereitung ermöglicht vergrößerte Prozeßfenster in nachfolgenden Verarbeitungsschritten. Generell ist zu beobachten, daß die Rückstellzeit des Material steigt und
das Rückstellmoment sinkt. Beispielsweise kann bei einem nachfolgenden Versiegeln die Preßzeit verkürzt werden.
Wird auf die Durchführung eines zusätzlichen mechanischen Rillvorganges vollständig verzichtet, ist es möglich, die Faltlinienvorbereitung in bereits bestehende Prozeßschritte zu integrieren und hierdurch die Anzahl der erforderlichen Prozeßschritte zu vermindern. Beispielsweise ist es möglich, einen mit Heißluft betriebenen Aktivierkopf, der für die Bodenbildung eingesetzt wird, auch zur Faltlinienvorbereitung zu verwenden.
Die thermische Faltlinienvorbereitung ermöglicht darüber hinaus eine Vielzahl zusätzlicher Formgebungen für die herzustellende Verpackung. Es können insbesondere sehr vielfältige Faltmustergeometrien reali \siert werden.
Eine materialschonende Faltung wird dadurch erreicht, daß durch die lokal begünstigte Delaminierung eine Ausbildung eines Faltgelenkes unterstützt wird.
Zu einer hohen Stabilität trägt es bei, daß ein Faltgelenk mit einem Hohlraum ausgebildet wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, daß durch die thermische Beaufschlagung eine reversible Steifigkeitsverminderung generiert wird.
Zum Generieren eines Temperaturprofils in der Hauptausbreitungs- ebene des Flachformgutes mit einem hohen Temperaturgradienten erfolgt die Erwärmung dynamisch nach dem Thermoschockprinzip. Hierdurch werden die thermodynamisehen Ausgleichsvorgänge minimiert. Dabei kann ebenfalls ein Temperaturprofil in Packstoff- dickenrichtung generiert werden.
Eine rein reversible Steifigkeitsverminderung wird dadurch erreicht, daß das Laminat im Erwärmungsbereich auf eine Temperatur von höchstens 100 0 C erwärmt wird.
Eine Verdampfung von Kartonrestfeuchte wird dadurch ermöglicht, daß das Laminat im Erwärmungsbereich auf eine Temperatur von 110 0 C bis 120 0 C erwärmt wird.
Zur Unterstützung des Lösens von Bindungen zwischen den einzelnen Faserstofflagen wird vorgeschlagen, daß das Laminat im Erwärmungsbereich auf eine Temperatur oberhalb von 120 0 C erwärmt wird.
Eine Festigkeitsverminderung im Bereich der Faltlinie wird dadurch erreicht, daß durch die Temperaturbeaufschlagung eine Restfeuchte im Laminat mindestens teilweise verdampft wird.
Insbesondere kann der entstehende Wasserdampf dazu benutzt werden, daß Faserverbindungen im Laminat aufgespalten werden.
Zur Bereitstellung eines Faltgelenkes ist insbesondere daran gedacht, daß durch die Delaminierung Lagen des Laminates mindestens bereichsweise voneinander getrennt werden.
Eine gerätetechnische Realisierung kann dadurch erfolgen, daß die thermische Beaufschlagung unter Verwendung einer Heißluftdüse durchgeführt wird.
Gemäß einer Verfahrensvariante ist vorgesehen, daß zusätzlich zur thermischen Beaufschlagung eine mechanische Rillung im Bereich der Faltlinie durchgeführt wird.
Eine Restfeuchteverdampfung wird auch dadurch ermöglicht, daß die Heizeinrichtung als ein Mikrowellengenerator ausgebildet ist.
Gemäß einer weiteren Variante ist es auch möglich, daß die Heizeinrichtung als ein IR-Strahler, ein Laser oder eine Wärmekontaktheizung ausgebildet ist.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
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Fig. 1 eine teilweise Darstellung eines Querschnittes durch ein Laminat mit zugeordneter Heizeinrichtung,
Fig. 2 das Laminat gemäß Fig. 1 mit markiertem erwärmten Bereich nach einem Beginn des Faltvorganges,
Fig. 3 das Laminat gemäß Fig. 1 und Fig. 2 nach einer Fortsetzung des Faltvorganges und mit beginnender bereichsweise Delaminierung,
Fig. 4 das Laminat gemäß Fig. 1 bis Fig. 3 nach einem Abschluß des Faltvorganges mit ausgebildetem Faltgelenk,
Fig. 5 eine schematische Darstellung zur Ausbildung eines Faltgelenkes,
Fig. 6 das Faltgelenk gemäß Fig. 5 nach einer Fortsetzung des FaItvorganges und
Fig. 7 das Faltgelenk gemäß Fig. 5 und Fig. 6 im Zustand einer maximalen Faltung.
Gemäß der Ausführungsform in Fig. 1 besteht ein Laminat (1) aus Lagen (2) , die ihrerseits aus einer oder mehreren Schichten (3) ausgebildet sein können. Benachbart zu einer Oberfläche (4) des Laminates (1) ist eine Heizeinrichtung (5) positioniert.
Die Heizeinrichtung (5) ist dazu ausgebildet, thermische Energie in das Laminat (1) einzubringen. Die Heizeinrichtung (5) kann hierzu beispielsweise als Heißluftdüse, Mikrowellenquelle oder IR-Strahler, ein Laser oder eine Wärmekontaktheizung ausgebildet sein. Insbesondere ist daran gedacht, während der Durchführung des Heizvorganges das Laminat (1) relativ zur Heizeinrichtung (5) zu bewegen.
Gemäß der Darstellung in Fig. 2 ist das Laminat (1) bereits mit einer leichten Biegung beaufschlagt worden. Eingezeichnet ist ein Erwärmungsbereich (6) . Fig. 3 zeigt das Laminat (1) nach einer Fortsetzung des Biegevorganges. Innerhalb des Erwärmungsbereiches (6) bzw. in einer Umgebung des Erwärmungsbereiches (6) ist eine teilweise Delaminierung erfolgt, die zur Bildung eins Hohlraumes (7) führt.
Fig. 4 zeigt das Laminat (1) nach einer weiteren Fortsetzung des Faltvorganges. Es hat sich hierbei ein Faltgelenk (8) gebildet, das den Hohlraum (7) begrenzt.
Durch die von der Heizeinrichtung (5) hervorgerufene Erwärmung des Laminates (1) kann die Ausbildung des Faltgelenkes (8) gezielt beeinflußt werden. Wird ein Laminat (1) , das als Kartonverbund ausgebildet ist, auf eine Temperatur unterhalb von 110 0 C erwärmt, so erfolgt eine reversible Steifigkeitsminderung. Bei einer Temperatur zwischen 110 0 C und 120 0 C beginnt ohne Dampf- druckausgleich mit der Umgebung die Kartonrestfeuchte zu sieden.
Das Laminat (1) ist in der Regel mit einer Beschichtung aus Po- lyethylen versehen und diese Beschichtung wird zumindest teilweise aufgeschmolzen. Hieraus resultiert eine Verminderung der Steifigkeit des Laminates (1) . Darüber hinaus werden auch einige Faserverbindungen des Kartons gelöst, wodurch die Steifigkeit nochmals geringfügig sinkt. Das Aufschmelzen der Beschichtung aus Polyethylen führt darüber hinaus zu einer Verminderung der wirksamen Materialdicke und hiermit zu einer Verminderung des resultierenden Biegebalkenquerschnittes. Hierdurch hervorgerufen sinkt das statische Widerstandsmoment gegenüber einer Biegung, so daß nochmals eine Verminderung der Biegesteifigkeit hervorgerufen wird. Das Reelastifizieren des Polyethylens in einem umgeformten Zustand wirkt den Rückstellkräften des Kartons entgegen. Die durch die Faltung hergestellte Verpackung wird hierdurch stabilisiert.
Erfolgt eine Erwärmung des Laminates (1) auf eine Temperatur oberhalb von 120 0 C, so wird die Delaminierung thermisch unter-
stützt. Die Kartonrestfeuchte ist bei einer derartigen Temperatur in Wasserdampf umgewandelt, so daß durch den Wasserdampfdruck ein Aufspalten der Kartonfaserverbindungen unterstützt wird. Durch die Herstellung der Schichten (2) des Kartonmaterials aus einzelnen Lagen (3) liegen zwischen den einzelnen Lagen (3) weniger Bindungen zwischen den einzelnen Materialfasern als innerhalb einer Lage (3) vor. Durch die Einwirkung des freien Wasserdampfes werden die vorliegenden Bindungen vermindert und hierdurch die Schub- und Zugbruchspannung reduziert. Das für eine Ausbildung des Faltgelenkes (8) erforderliche Biegemoment wird hierdurch vermindert.
Nach einer Abkühlung und Kondensierung des Wasserdampfes werden in der Regel neue Faserverbindungen aufgebaut.
Wird unter Verwendung des Thermofaltens eine Verpackung mit Boden- und/oder Giebelformen erzeugt, so kann eine symmetrische Faltung der Schmalseiten erreicht werden.
Zur weiteren Veranschaulichung des Prinzip eines Faltgelenkes (8) ist dieses schematisch in Fig. 5 für einen vorgegebenen Faltzustand dargestellt. In Fig. 6 ist das Faltgelenk (8) gemäß Fig. 5 für eine stärkere Faltung abgebildet und in Fig. 7 ist eine nahezu maximale Faltung des Faltgelenkes (8) zu erkennen. Die Längen der vier eingezeichneten Seiten des Faltgelenkes (8) bleiben hierbei im wesentlichen gleich, es wird lediglich die Winkelstellung der einzelnen Seiten relativ zueinander variiert.
Next Patent: TOOTHED CHAIN, IN PARTICULAR FOR A VEHICLE DRIVE