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Die Erfindung betrifft einen Ballen aus lagenförmig angeordnetem Filter Tow sowie ein Verfahren zum Verpacken von Filter Tow.
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Die Druckschrift
FR 1 480 095 A betrifft ein Verfahren zum Verpacken von faserförmigem Material. Die Druckschrift
DE 3 405 182 A1 betrifft eine Presse zum Packen von lockerem, zusammendrückbarem Material, wie Tabak. Die Druckschrift
DE 1 951 113 B betrifft ein Verfahren zum Pressen und Emballieren von Ballen, insbesondere solchen aus faserigem Gut.
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Die Druckschrift
GB 1 156 860 A betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Verpacken von glasfaserhaltigen Platten, insbesondere Isolierplatten. Die Druckschrift
DE 2 322 878 A betrifft eine Vorrichtung zum Verpacken zusammendrückbarer Waren in bahnförmiges Einschlagmaterial. Die Druckschrift
CH 448 866 A betrifft ein Verfahren zur Vakuumverpackung von lockeren, zusammenpressbaren Materialien und eine Vorrichtung für die Durchführung des Verfahrens sowie eine nach dem Verfahren hergestellte Verpackung.
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Bei der Herstellung von Filter Tow zur Erzeugung von Filterstäben für die Zigarettenindunstrie wird das Tow, das in Form von Kabeln vorliegt, in sogenannten „Füllkannen” abgelegt. Dabei wird das Kabel durch in Längs- und Querrichtung changierende Bewegungen einer Ablegeeinheit gleichmäßig als Lage über die Querschnittsfläche der Füllkanne verteilt. Bei einem Endloskabel werden so viele Lagen aufeinander abgelegt, bis die Filter Tow Packung die gewünschte Masse oder Höhe erreicht hat. Üblich sind in diesem Bereich Packungsgewichte von mehreren Hundert Kilogramm.
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Der Inhalt der so gefüllten Kanne wird anschließend in Richtung der aufeinanderliegenden Lagen verpreßt. Nach erfolgter Verpressung wird die unter Druckspannung stehende Filter Tow Packung noch innerhalb der Preßvorrichtung mit Packstoff umhüllt und die Preßeinrichtung daraufhin ganz geöffnet, so dass der Packstoff die Filter Tow Packung als sogenannten Ballen zusammenhält. Übliche Packungsstoffe sind Kartonagen, die durch Umbänderung oder Verklebung mechanisch zusammengehalten werden, oder Kunststoffgewebe, die beispielsweise durch einen Klettverschluß verschlossen werden. Üblich ist zudem die Verwendung eines Inliners zwischen dem Filter Tow und dem mechanisch tragenden Packstoff. Der Inliner schützt dabei das Filter Tow vor Verunreinigung und vor Diffusion von Wasserdampf in die Packung bzw. aus dieser heraus.
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Bei der geschilderten Art der Verpackung kommt es aufgrund der elastischen Rückstellkraft des komprimierten Filter Tows zu einer Druckbeanspruchung des Packstoffes, insbesondere in Richtung der Kompressionsrichtung, die in einer Zunahme des Verpackungsvolumens sowie in unerwünschten Ausbauchungen auf der Ober- und Unterseite resultieren. Diese Ausbauchungen verhindern ein sicheres Stapeln der Filter Tow Packungen. Darüber hinaus treten häufig Probleme im Zusammenhang mit dem Aufplatzen von Verpackungen unter dem Innendruck auf.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Ballen aus lagenförmig angeordnetem Filter Tow anzugeben, bei dem die Druckbeanspruchung des Packstoffes vermindert wird und so insbesondere das Aufplatzen von Verpackungen unter dem Innendruck weitgehend vermieden werden können. Des weiteren ist es die Aufgabe der Erfindung, ein entsprechendes Verpackungsverfahren anzugeben.
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Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch einen Ballen aus lagenförmig angeordnetem Filter Tow nach Anspruch 1 bzw. ein Verfahren nach den unabhängigen Ansprüchen 12 und 13 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird somit ein Ballen aus lagenförmig angeordnetem Filter Tow bereitgestellt, wobei der Ballen mit einer Verpackungshülle, insbesondere einer Folie, umhüllt ist und jede der in Richtung der Lagen des faserförmigen Materials weisenden Oberflächen des Ballens so eben ist, dass bei Anordnung des ungeöffneten Ballens auf einer horizontalen Ebene eine den Ballen vollständig überdeckende ebene Platte über eine mittig wirkende Normalkraft von 100 N auf die Oberseite des Ballens gedrückt werden kann und innerhalb des größten Rechtecks, das in die durch senkrechte Projektion des Ballens auf die aufgedrückte Platte einschreibbar ist, wenigstens 90% der Fläche der oben liegenden Ballenseite, die innerhalb des einbeschriebenen Rechtecks liegt, einen Abstand von maximal 40 mm zu der ebenen Platte aufweisen, wobei der Ballen mit einer Verpackungshülle, insbesondere einer Folie, umhüllt ist. Der Abstand der einzelnen Punkte der oben liegenden Ballenseite kann beispielsweise dadurch bestimmt werden, dass als Platte eine durchsichtige Platte verwendet wird und der Abstand der einzelnen Punkte von der Platte mittels Reflexionsmessung bestimmt wird. Alternativ ist jedes andere kontinuierliche Verfahren der Abstandsmessung einsetzbar.
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Unter ”flexibles Material” ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung Filter Tow zu verstehen, das in seiner lageförmigen Anordnung zumindest teilweise elastisch komprimierbar ist. Diese Eigenschaft kann bei faserförmigen Materialien insbesondere durch Kräuselung gegeben sein, wie sie bei Filter Tow häufig ausgeführt wird.
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Der erfindungsgemäße Ballen weist vorzugsweise in ungeöffnetem Zustand innerhalb der Verpackungshülle einen Unterdruck gegenüber der umgebenden Atmosphäre von mindestens 10 mbar, insbesondere mindestens 50 mbar und bevorzugt mindestens 200 mbar, auf. Die Verpackung hat sich als besonders geeignet für Ballen mit einer Masse von mindestens 300 kg Filter Tow erwiesen.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform liegt der Ballen in Form eines Filter Tows einer Packungsdichte von mindestens etwa 300 kg/cm3 vor. Trotz der hohen Packungsdichte konnten dabei die Probleme im Zusammenhang mit dem Aufplatzen von Verpackungen unter dem Innendruck weitgehend vermieden werden.
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Erfindungsgemäß handelt es sich bei der Verpackungshülle um eine Folie, die eine Gasdurchlässigkeit von höchstens etwa 10.000 cm3/(m2 × d × bar), gemessen nach DIN 53380-V bei 23°C und 75% relativer Feuchte für Luft, aufweist. Besonders bevorzugt ist ein Bereich für die Gasdurchlässigkeit von weniger als 200 cm3/(m2 × d × bar), insbesondere von weniger als 20 cm3/(m2 × d × bar).
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Bezüglich der Wasserdampfdurchlässigkeit der Verpackungshülle, insbesondere der Folie, ist ein Wert von weniger als 5 g/(m2 × d), insbesondere von weniger als 2 g/(m2 × d), gemessen nach DIN 53122 bei 23°C und 85% Feuchtigkeit, anzustreben.
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Die Verpackungshülle, insbesondere Folie, sollte des weiteren eine Reißfestigkeit von mindestens etwa 10 N/15 mm, insbesondere mehr als 100 N/15 mm, gemessen nach DIN EN ISO 527-3, aufweisen. Als besonders bevorzugt wird eine Reißfestigkeit von mindestens etwa 200 N/15 mm angesehen. Bezüglich weiterer Eigenschaften und Vorteile der Folie und der Verschlußnaht wird auf die nachfolgenden Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verwiesen.
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Im Zusammenhang mit der Verladung der Verpackungen in Container hat sich ein für den Ballen die Form eines Quaders mit einer Höhe von etwa 900 bis 970 mm als besonders geeignet erwiesen. Die Ballen können in diesem Fall in Doppelstapeln im Container abgelegt werden. Ebenfalls günstig sind Höhen des verpackten Quaders von 970 bis 1020 mm, wobei diese Quader in Form von einelnen Stapeln in den Containern abgelegt werden.
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Es ist selbstverständlich auch möglich, deutlich größere Ballen herzustellen, so dass der Verpackungsaufwand bezogen auf die zu verpackende Fasermenge minimiert wird. Im Fall der Verpackung von Filter Tow haben solche Großpackungen den Vorteil, dass bei der Verwendung des Filter Tows zur Herstellung von Zigarettenfiltern in einer Filterstabmaschine nur selten ein Wechsel der Ballen erfolgen muß.
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Bezüglich der Höhe der einzusetztenden Folie ist anzumerken, dass es sinnvoll ist, wenn diese etwas größer gewählt wird als das Packmaß, d. h. die Höhe des komprimierten Fasermaterials, um die Expansion des Fasermaterials nach Enfernen des Kompressionsdruckes aufzufangen.
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Zu Werbe- und/oder ästetischen Zwecken kann als Verpackungsfolie eine eingefärbte oder bedruckte Folie verwendet werden. Dies ist insbesondere auch dann sinnvoll, wenn der zu verpackende Filter Tow lichtempfindlich ist. Die Folie kann des weiteren mit Aufklebern versehen werden, die beispielsweise Informationen bezüglich des Inhaltes der Verpackung aufweisen.
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Eine weitere Möglichkeit der Übermittlung von Informationen durch die Verpackung ist das Einpressen eines Reliefs, welches durch die aufgrund des Unterdruckes eng anliegende Folie hindurch sichtbar ist. Neben einer Produktbezeichnung kann das Relief beispielsweise auch ein Firmen- und/oder Kundenlogo enthalten.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verpacken von Filter Tow weist die folgenden Verfahrensschritte auf: a) Umhüllen des zu verpackenden Filter Tows mit einer Verpackungshülle; b) Komprimieren des umhüllten Filter Tows; c) luftdichtes Verschließen der Verpackungshülle und d) Erzeugen eines Unterdrucks innerhalb der Verpackung von wenigstens 10 mbar unterhalb des Umgebungsdrucks.
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Gemäß einer Alternative kann das erfindungsgemäße Verfahren folgende Verfahrensschritte aufweisen: a) Bereitstellen von Filter Tow in komprimierter Form; b) Umhüllen des komprimierten Filter Tows mit einer Verpackungshülle; c) luftdichtes Verschließen der Verpackungshülle und d) Erzeugen eines Unterdrucks innerhalb der Verpackung von wenigstens 10 mbar unterhalb des Umgebungsdrucks.
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Aufgrund des luftdichten Verschlusses der Verpackungshülle kann der erzeugte Unterdruck innerhalb des von der Hülle umschlossenen Bereiches aufrechterhalten werden. Dieser Unterdruck verringert den durch das flexible Material aufgrund der elastischen Rückstellkraft von innen auf die Verpackung ausgeübten Druck. Aus diesem Grund lassen sich Ausbauchungen des verpackten Fasermaterials, wie sie nach dem Stand der Technik üblich sind, weitestgehend vermeiden. Hierdurch wird die Stapelfähigkeit der erzeugten Packungen erhöht.
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Aufgrund des durch den Unterdruck verringerten mechanischen Druckes von innen auf die Verpackung wird auch das Risiko des Versagens bzw. Reißens der Verpackungen verringert. Auf diese Weise kann eine höhere Packungsdichte erzielt werden, was den Vorteil kompakter Packungen und damit verringerte Lager- und Transportvolumina mit sich bringt. Insbesondere kann auf diese Weise das Fassungsvolumen von Containern, in denen solche verpackten Filter Tows gelagert werden, optimal ausgenutzt werden.
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Das Bereitstellen des Fasermaterials in komprimierter Form erfolgt im allgemeinen mit Hilfe der bekannten Pressvorrichtungen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann zum einen so geführt werden, dass die zur Verpackung vorgesehene Filter Fasermaterial zunächst mit der Verpackungshülle umhüllt und anschließend in der Preßvorrichtung mechanisch komprimiert wird. Das Verschließen der Verpackungshülle erfolgt in diesem Fall innerhalb der Preßvorrichtung. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass das gesamte Verfahren an einem Ort durchgeführt wird.
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Zum anderen ist es auch möglich, die Komprimierung des Fasermaterials vorbereitend in einer separaten Station durchzuführen. In diesem Fall wird das vorgepreßte Fasermaterial in einer „Hilfsverpackung”, die beispielsweise aus Halteklammern bestehen kann, der Verpackungsstation zugeführt, wo die Hilfsverpackung entfernt wird und die Umhüllung des komprimierten Fasermaterials mit Verpackungshülle sowie die Erzeugung des Unterdruckes und das luftdichte Verschließen der Verpackungshülle vorgenommen werden. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass, da nicht das gesamte Verfahren an der Stelle der Preßvorrichtung ausgeführt wird, diese eine höhere Verfügbarkeit aufweist. Zudem ist der Preßzyklus von kürzerer Dauer und es bestehen mehr Freiheitsgrade bei der Applikation der Verpackungshülle, da der komprimierte Ballen in der Verpackungsstation von allen Seiten zugänglich ist.
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Anders als nach dem Stand der Technik kann bei Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens auf Inliner zum Schutz vor Verschmutzung und Wasserdampf verzichtet werden, da diese Aufgaben bereits von der zur Verpackung verwendeten Hülle erfüllt werden.
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Der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren benötigte Unterdruck kann auf verschiedene Weise erhalten werden. Gemäß einer besonders einfachen Ausführungsform wird der Unterdruck durch Expansion des komprimierten Fasermaterials erzeugt. Nachdem das Fasermaterial in komprimiertem Zustand mit der Verpackungshülle umhüllt und diese anschließend luftdicht verschlossen wurde, wird der äußere Druck auf das verpackte Fasermaterial reduziert, so dass sich dieses unter der Wirkung der elastischen Rückstellkraft innerhalb der Verpackung ausdehnt. Aufgrund der Erhöhung des Packungsvolumens stellt sich dabei ein Unterdruck innerhalb des von der Hülle umschlossenen Bereiches ein. Vorzugsweise wird die Verpackungsgröße so gewählt, dass die Ausdehnung des komprimierbaren Fasermaterials nicht vollständig ist, d. h. dass das Fasermaterial innerhalb der Hülle auch nach seiner Teilexpansion noch im komprimierten Zustand innerhalb der Verpackung vorliegt. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass zur Erzeugung des Unterdruckes keine zusätzlichen Mittel erforderlich sind. Sie stellt somit eine besonders kostengünstige Möglichkeit dar.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform, die alternativ oder zusätzlich zur vorstehend beschriebenen Variante eingesetzt werden kann, wird der Unterdruck durch Luftabsaugung innerhalb des von der Hülle umhüllten Bereiches erzeugt. Auf diese Weise läßt sich ein höheres Vakuum erzielen als das „Eigenvakuum”, das vorstehend beschrieben wurde. Zudem ist es auf diese Weise möglich, den gewünschten Unterdruck mit hoher Genauigkeit einzustellen.
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Das Absaugen kann beispielsweise mit Hilfe einer oder mehrerer Vakuumpumpen ausgeführt werden. Diese werden zunächst saugseitig mit dem Inneren der ansonst luftdicht verschlossenen Verpackung verbunden, worauf sie in Betrieb genommen werden. Nachdem der gewünschte Unterdruck erreicht ist, werden die Pumpen wieder von der Verpackung getrennt, wobei die Sauganschlußstellen der Verpackungshülle wieder luftdicht verschlossen werden.
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Eine Kombination der beiden vorstehend angegebenen Ausführungsformen hat den Vorteil, dass die Evakuierungszeiten kurz gehalten werden können, da der Unterdruck durch zwei verschiedene Maßnahmen erhalten wird, die gleichzeitig ausgeführt werden können. Zudem sind die erforderlichen Preßkräfte geringer, da ein höheres Packmaß gewählt werden kann, wobei unter „Packmaß” die Höhe der bereitgestellten Filter Faser bzw. des Filter Tow Ballens bei luftdichtem Verschluß in der zur Komprimierung verwendeten Preßvorrichtung zu verstehen ist. Schließlich läßt sich auf diese Weise die Höhe der bereitgestellten Filter Faser-Menge bzw. des Filter Tow Ballens mit guter Genauigkeit regeln. Hierdurch können äußere Einflüsse, bei Filter Tow insbesondere Saison-, Titer-, Gewichtseinflüsse etc., ausgeglichen werden.
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Vorzugsweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Unterdruck von etwa 0,01 bar bis 0,7 bar unterhalb des Umgebungsdruckes erzeugt. Dies entspricht einem Absolutdruck von etwa 0,99 bis 0,3 bar innerhalb des von der Folie umhüllten Bereiches. Es handelt sich somit um einen Unterdruck im Grobvakuumbereich, was für das erfindungsgemäße Verfahren im allgemeinen völlig ausreichend ist. Als besonders geeignet hat sich ein Unterdruck von etwa 0,15 bis 0,30 bar, entsprechend einem Absolutdruck von etwa 0,85 bis 0,7 bar, erwiesen. Die Auswahl des konkreten Bereiches für den Unterdruck hängt von verschiedenen Parametern ab, insbesondere von der Art und Menge des zu verpackenden Materials, der gewünschten Packungsdichte, der verwendeten Verpackungshülle usw. Grundsätzlich ist dabei zu bedenken, dass sich umso kompaktere Verpackungen erzielen lassen, je stärker das Vakuum bzw. der Unterdruck ist. Auch die Ausbauchungen lassen sich mit zunehmendem Unterdruck stärker reduzieren. Dabei muß jedoch berücksichtigt werden, dass die Zeiten für das Erzielen des Unterdruckes überproportional zunehmen, je feiner das gewünschte Vakuum ist.
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Was die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Verpackungshülle betrifft, so sollte diese so ausgewählt werden, dass die gewünschte zeitliche Stabilität des erzeugten Unterdruckes sowie die gewünschte mechanische Stabilität der Verpackung gewährleistet sind. Je nach verpacktem Gut und Art der Verwendung wird die gewünschte zeitliche Stabilität im allgemeinen zwischen einigen Tagen und mehreren Monaten oder auch Jahren variieren. Dementsprechend können Folien mit unterschiedlichen Luftdurchlässigkeiten zum Einsatz gelangen.
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Gemäß einer Ausführungsform wird als Verpackungshülle eine Folie aus Polyethylen bzw. modifiziertem Polyethylen, beispielsweise LLDPE oder LDPE, verwendet. Unter LDPE ist unter hohem Druck hergestelltes Polyethylen niedriger Dichte zu verstehen, wobei die Bezeichnung LLDPE die Kurzform für Polyethylen mit niedriger Dichte und linearer Struktur ist. Diese hat den Vorteil, dass es sich um eine sortenreine Folie handelt, die zudem zu geringen Kosten erhältlich ist. Eine Folie aus Polyethylen weist jedoch eine vergleichsweise geringe Festigkeit auf, so dass sie insbesondere für kleinere Packungsdichten und geringe zu verpackende Mengen geeignet ist. Aufgrund der relativ hohen Luftdurchlässigkeit einer Standardfolie aus Polyethylen ist sie eher für Einsatzbereiche geeignet, bei denen die Lagerdauer einige Wochen nicht überschreitet.
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Als Alternative kann als Verpackungshülle eine Verbundfolie mit Polyamid und Polyethylen verwendet werden. Diese zeichnet sich durch eine besonders geringe Luftdurchlässigkeit und eine hohe Festigkeit aus, so dass der Unterdruck über einen langen Zeitraum im wesentlichen konstant gehalten werden kann. Vorzugsweise beträgt der Anteil an Polyamid etwa 1/3 und der Anteil an Polyethylen etwa 2/3.
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Bevorzugt wird eine Gasdurchlässigkeit der Verpackungshülle bzw. der Folie für Luft von weniger als 10.000 cm3/(m2 × d × bar), insbesondere weniger als 200 cm3/(m2 × d × bar) und besonders bevorzugt weniger als 20 cm3/(m2 × d × bar). Diese Werte werden nach DIN 53380-V bei 23°C und 75% relativer Feuchte gemessen. Hierdurch wird gewährleistet, dass das Vakuum ausreichend lange hält und die Verpackung nicht locker wird und so kompakt wie möglich bleibt. Der Bereich wird außerdem durch handelsübliche Folien (z. B. PA-PE-Verbunde) abgedeckt. Es ist zu betonen, dass durch die Folie kein konvektiver Lufttransport stattfindet, sondern ein Stofftransport nur über Diffusion über die Folie erfolgt. Die angegebenen Werte für die Durchlässigkeit beziehen sich auf eine der Umgebungsluft analoge Zusammensetzung (ca. 78% N2, 21% O2, 1% sonstige Gase). Hierbei kommt es nur auf die Durchlässigkeit gegenüber Sauerstoff und Stickstoff an. Neben Folien können im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch andere luftdichte Materialien eingesetzt werden, die die vorstehenden Bedingungen erfüllen.
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Die Wasserdampfdurchlässigkeit der Folie oder des anderen Umhüllungsmaterials sollte bevorzugt unterhalb von 5 g/(m2 × d) und insbesondere unterhalb von 2 g/(m2 × d), gemessen nach DIN 53122 bei 23°C und 85% relativer Feuchte, liegen. Die Wasserdampfdurchlässigkeit ist für die formgebende Funktion der Verpackung nicht relevant. Jedoch hat eine Verpackung, welche nicht nur luftsondern auch wasserdampfdicht ist, den Vorteil, dass die Produktfeuchte des Fasermaterials durch eine solche Verpackung erhalten bleibt. Dies ist bei Filter Tow von großer Bedeutung. So wird sich die Feuchte über den Ballen ausgleichen und kein Austausch von Wasserdampf mit der Umgebung stattfinden.
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Polyethylenfolien von 100 μm Dicke weisen etwa eine Wasserdampfdurchlässigkeit von 1 g/(m2 × d) auf.
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Was die mechanische Festigkeit betrifft, so sollte die Verpackungshülle bzw. die Folie zweckmäßigerweise eine Reißkraft von mindestens etwa 10 N/15 mm, bevorzugt mehr als 100 N/15 mm und besonders bevorzugt mehr als 200 N/15 mm, gemessen nach DIN EN ISO 527-3, aufweisen. Die genannten Werte betreffen jeweils das Minimum der Reißfestigkeit in Längs- und Querrichtung der Folie. Die konkrete Auswahl bezüglich der Reißfestigkeit ist in Abhängigkeit davon zu treffen, ob der folienverpackte Ballen noch umverpackt wird. Als mögliche Materialien können in diesem Zusammenhang PE mit einer Reißkraft von 15 bis 30 N/15 mm bei 100 μm Dicke sowie PA6 mit einer Reißkraft von 150 bis 300 N/15 mm bei 100 μm Dicke genannt werden.
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Allgemein haben sich Kunststoffolien mit luftsperrenden Schichten, beispielsweise aus Polyamid, Polyester oder Ethylen-Vinylalkohol-Copolymerisat (EVOH), bzw. mit Metalloxidbeschichtung, z. B. aus SiOx, Aluminiumoxid, etc., sowie Aluminiumfolien als besonders vorteilhaft erwiesen. Die aufgezählten Folienarten sind nicht als beschränkend anzusehen. Aufgrund der Luftundurchlässigkeit der Folie wird auch ein Aromaschutz, d. h. ein Schutz gegen von außen eindringende Aromen gewährleistet, was bei verschiedenen verpackten Gütern von Vorteil sein kann. Für eine mechanische Stabilität der Folie ist eine gewisse Zähigkeit derselben wichtig. Dies wird besonders gut durch Polyamid erreicht.
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Eine Möglichkeit zum luftdichten Verschließen der Verpackungshülle bzw. der Folie besteht darin, diese zu verschweißen oder zu versiegeln. Dementsprechend sollte die gewählte Folie vorzugsweise verschweiß- oder versiegelbar sein. In diesem Zusammenhang sind niedrigschmelzende Materialien für die Folie günstig. Hier sind beispielsweise Polyolefine, z. B. Polyethylen oder Polypropylen, oder Copolymerisate mit Ethylen oder Propylen, beispielsweise EVA, LLDPE usw., zu nennen. Materialien, die die Voraussetzung der Verschweiß- oder Versiegelbarkeit erfüllen, werden im folgenden als Siegelschicht bezeichnet. Eine Folie kann gegebenenfalls aus einer solchen Siegelschicht allein oder auch aus einem Verbund aus einer oder mehreren Siegelschicht und weiteren Schichten, die beispielsweise die mechanische Festigkeit gewährleisten, bestehen.
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Um ein einfaches Öffnen der Verpackung zu gewährleisten, können die Siegelschichten „peelbar”, d. h. nicht homogen versiegelbar, sein. Eine solche inhomogene Siegelschicht kann auf verschiedene Weisen hergestellt werden, beispielsweise durch Beimischen von Polybuthylen an bestimmten Stellen in die Siegelschicht oder durch Versiegeln von Polypropylen gegen LLDPE. Eine weitere Möglichkeit des Bereitstellen einer Öffnungshilfe besteht im Vorsehen eines Aufreißstreifens in der Verpackungsfolie. Diese Möglichkeit bietet sich insbesondere bei Folien mit geringer Zähigkeit an. Schließlich können herausragende Ecken oder dergleichen vorgesehen werden, welche zum Aufschneiden beim Öffnen der Verpackung bestimmt sind. Nach Aufschneiden der vorstehenden Ecke kann Luft in das Innere der Verpackung eindringen, so dass sich die Verpackung lockert. Anschließend kann diese dann problemlos mit einem Folienmesser geöffnet werden, ohne dass der Verpackungsinhalt beschädigt wird.
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Alternativ dazu kann auch ein Verschließen der Verpackungshülle bzw. der Folie durch Verklebung erfolgen. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass auf eine Siegeleinrichtung verzichtet werden kann. Natürlich können auch andere geeignete Arten des Verschließens der Verpackungsfolie eingesetzt werden, solange sie die gewünschten Eigenschaften bezüglich Dichtigkeit aber auch bezüglich der mechanischen Zugfestigkeit erfüllen, die für den jeweiligen Einsatzbereich erforderlich sind.
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Das Versiegeln oder Verschweißen kann beispielsweise unter Ausbildung einer überlappenden Naht erfolgen. Eine überlappende Naht kann vergleichsweise hohe Zugkräfte aufnehmen und so das verpackte Material insbesondere im frisch verpackten Zustand auch dann sicher zusammenhalten, falls die Verpackung undicht ist und somit die volle elastische Rückstellkraft von innen auf die Verpackung einwirkt. Diese Art des Verschlusses ist somit besonders sicher, wobei die Folie in diesem Fall auf beiden Seiten zweckmäßigerweise eine Siegelschicht aufweisen sollte (oder allein aus einer solchen Siegelschicht bestehen muß).
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Verschweißen oder Versiegeln unter Ausbildung einer Flossennaht erfolgen, welche dem Fachmann auf dem Gebiet der Folienverarbeitung bekannt ist. Diese hat den Vorteil, leicht von außen herstellbar zu sein, wobei jedoch ihre Fähigkeit, Zugbelastungen standzuhalten, geringer ist als die einer überlappenden Naht.
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Die Verpackungshülle bzw. Folie kann beispielsweise in Form eines einstückigen Beutels ausgebildet sein. Die Umhüllung des bereitgestellten Filter Tows erfolgt in diesem Fall analog der Verpackung eines Bonbons. Alternativ dazu kann die Folie aus einem Boden, einem Deckel sowie einer umlaufenden Manschette bestehen. In diesem Fall erhöht sich die Gesamtlänge der Verbindungsnähte, da die einzelnen Teile zusammengefügt werden müssen. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform besteht die Folienverpackung aus einem Deckel und einem Boden, die gegebenenfalls vorkonfektioniert, z. B. tiefgezogen oder verbeutelt oder ähnliches, sind. Schließlich besteht auch die Möglichkeit, die Folie wie einen Tennisball aus zwei ineinandergreifenden Stücken auszubilden. Daneben sind auch andere geeignete Arten der Ausbildung einer Folienverpackung im Rahmen der Erfindung denkbar.
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Falls dies gewünscht wird, kann im Anschluß an das endgültige Verschließen der Verpackungshülle bzw. Folie, d. h. nach Fertigstellung der Folienverpackung, eine Umverpackung aus Kartonagen, Kunststoffgewebe usw. um die Folie hinzugefügt werden. Hierdurch kann die mechanische Stabilität der Verpackung erhöht werden, so dass dünnere und somit preiswertere Folien gewählt werden können. Es ist jedoch zu betonen, dass eine solche Umverpackung im Rahmen der Erfindung nicht zwingend erforderlich ist.
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Bei Einsatz einer Umverpackung, wie sie vorstehend geschildert wurde, besteht die Möglichkeit, dass die Folienverpackung bewußt mit geringer Dichtigkeit ausgebildet wird, so dass der Unterdruck innerhalb von ein bis zwei Tagen über den Umgebungsdruck ausgeglichen wird. Mit anderen Worten „verliert” die Verpackung innerhalb dieses Zeitraumes ihr Vakuum. Der verpackte Filter Tow expandiert somit in die Umverpackung hinein, wobei er jedoch im Vergleich zu einem nach einem Verfahren des Standes der Technik verpackten Filter Tow eine geringere Ausbauchung auf der Ober- und Unterseite der Verpackung aufweist.
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Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte Folie weist vorzugsweise eine Dicke von etwa 100 bis 400 μm auf, wobei sich ein Bereich von 200 bis 300 μm und insbesondere von 250 bis 300 μm, als besonders geeignet erwiesen hat. Die genaue Dicke der verwendeten Folie ist in Abhängigkeit von der Größe und der Masse des zu verpackenden Filter Tows, vom Grad der Kompression d. h. von der Packungsdichte und von der Art des verwendeten Folienmaterials auszuwählen. Wie dies bereits vorstehend erwähnt wurde, kann die Folie gegebenenfalls etwas dünner gewählt werden, wenn eine zusätzliche Umverpackung, beispielsweise aus Kartonage, eingesetzt wird.
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Der zu verpackende komprimierbare Filter Tow wird vorzugsweise in Quaderform bereitgestellt. Hierdurch lassen sich Packungen erzielen, die besonders gut stapelbar und handhabbar sind und einfach zu lagern sind. Im Fall, dass es sich bei dem zu verpackenden Filter Tow um Filter Tow handelt, der in Form von Kabeln vorhanden ist, werden die Kabel vorzugsweises in einzelnen Lagen übereinandergeschichtet, wie dies bereits im Zusammenhang mit dem Verfahren nach dem Stand der Technik geschildert wurde.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand einer bevorzugten Ausführungsform mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung detaillierter erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1a bis 1c einzelne Schritte einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
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2a und 2b eine Erweiterung der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Verpackung;
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3a einen Graphen, der die Eigenschaften einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Verpackung unter Einsatz einer Folie aus Polyethylen im Verlauf der Zeit darstellt;
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3b einen Graphen analog zu demjenigen von 3a, jedoch für eine Verbundfolie aus Polyethylen und Polyamid;
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4a verschiedene Kurven, die den Zusammenhang von Packmaß und Ballenhöhe für verschiedene Unterdrücke verdeutlichen; und
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4b verschiedene Kurven, die den Zusammenhang zwischen Zusatzvakuum und Ballenhöhe bei erhöhter Temperatur und niedrierem Luftdruck verdeutlichen.
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Ein Ballen eines komprimierbaren flexiblen faserförmigen Materials 1, im vorliegenden Fall Filter Tow, wird mit einer Folie 2 umhüllt und in eine Preßvorrichtung 3 eingebracht, wie dies in 1a zu sehen ist. In der Preßvorrichtung 3, die beispielsweise über eine Preßkraft von 300 bis 400 t verfügt, wird der Ballen bis zum gewünschten Packmaß komprimiert. Anschließend wird die Folie 2 bis auf einen kleinen Bereich, der als Anschlußstelle für den Saugschlauch einer Vakuumpumpe 4, beispielsweise einer Drehschieberpumpe oder ähnliches, dient, luftdicht verschlossen. Das Innere des von der Folie 2 umhüllten Bereiches wird dann mittels der Vakuumpumpe 4 bis zu einem gewünschten Unterdruck evakuiert. Ist dieser erreicht, so wird der Schlauch der Vakuumpumpe von der Folie getrennt und die Anschlußstelle luftdicht verschlossen. Wie bereits erwähnt, kann auf den Einsatz einer Vakuumpumpe verzichtet werden, falls nur ein geringer Unterdruck erwünscht ist, der durch die Expansion des Ballens erzielbar ist.
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Im nächsten Schritt, der in 1b dargestellt ist, wird die Preßeinrichtung 3 geöffnet, wobei der Ballen teilweise wieder expandiert, soweit dies die Größe der Folienverpackung zuläßt. Der fertig verpackte Filter Tow-Ballen kann nun der Preßeinrichtung entnommen werden und ist in einem transport- und lagerfähigen Zustand, wie dies in 1c gezeigt ist. Die Höhe des verpackten Ballens hängt unter anderem von der Stärke des erzeugten Vakuums ab.
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In den 2a und 2b ist eine weitere Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens zu sehen, nämlich das optionale Versehen des verpackten Filter Tow-Ballens mit einer Umverpackung 5. Diese kann insbesondere für den Transport vorgesehen werden und beispielsweise aus leichter Kartonage bestehen. Derartige Umverpackungen sind dem Fachmann bekannt und sollen hier deshalb nicht näher erläutert werden.
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Die 3a und 3b zeigen jeweils einen Graphen, der die Eigenschaften einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Verpackung unter Einsatz einer Folie aus Polyethylen bzw. einer Verbundfolie aus Polyethylen und Polyamid im Verlauf der Zeit darstellt. Die Polyethylenfolie von 3a wies eine Gasdurchlässigkeit von etwa 600 ml/(m2 × d × bar) auf, während die Luftdurchlässigkeit der Verbundfolie von 3b nur etwa 10 ml/(m2 × d × bar) betrug. Wie aus einem Vergleich der beiden Graphen hervorgeht, bleibt der erzeugte Unterdruck im Fall der Verbundfolie über mehrere hundert Tage im wesentlichen konstant, ebenso wie die Ballenhöhe. Hingegen hat der Unterdruck im Falle der Polyethylenfolie bereits nach etwas mehr als 100 Tagen um die Hälfte abgenommen, während die Ballenhöhe im gleichen Zeitraum um mehr als 10 cm zunahm. Bei hohen beabsichtigten Lagerzeiten von bis zu zwei Jahren und mehr ist deshalb eine Verbundfolie trozt der höheren Kosten vorzuziehen.
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Wie dies in 4a zu erkennen ist, kann die Ballenhöhe umso geringer gehalten werden, je stärker das eingesetzte Vakuum ist. In der Figur sind drei verschiedene Graphen dargestellt, wobei der oberste die erzielbare Ballenhöhe in Abhängigkeit vom Packmaß des Ballens ohne den Einsatz einer Vakuumpumpe, der mittlere Graph bei Einsatz eines Zusatzvakuums von 0,1 bar und der untere Graph bei Einsatz eines Zusatzvakuums von 0,1 bar zeigen. Es wurde ein Filter Tow des Typs 3Y35 mit einer Gallenmasse von 580 kg bei einem Preßdruck von 370 t verarbeitet. Bei diesen Verhältnissen ist ein Zusatzvakuum von 0,1 bar in etwa 60 s sicher zu erzeugen.
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In 4b ist die Ballenhöhe bei geänderten Umgebungsbedingungen in Abhängigkeit von der Stärke des Zusatzvakuums gezeigt, wobei die Lufttemperatur etwa 40°C betrug und der Luftdruck der Umgebung um etwa 50 mbar höher lag als im Beispiel von 4a. Es ist zu erkennen, dass die Ballenhöhe bei niedrigem Luftdruck und erhöhten Temperaturen zunimmt.
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Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde eine Verbundfolie aus Polyethylen und Polyamid einer Stärke von etwa 200 μm eingesetzt. Die Folie wurde von Hand mit Hilfe eines Siegelgeräts versiegelt, wobei ein Manschettenteil mit einem jeweils in der Presse vorgarnierten Deckel- und Bodenelement verbunden wurde. Die Preßkraft betrug stets 370 t. Die Verpackungskosten konnten mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens erheblich reduziert werden.
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Gemäß einem weiteren Versuch wurde ein Ballen gleicher Masse in einer Packungshöhe von 900 mm in eine Verbundfolie aus Polyamid und Polyethylen gehüllt und diese verschweißt. Nach Öffnung der Preßeinrichtung betrug die Höhe 970 mm. Es ergab sich keinerlei Ballenbauch in der Verpackung. Über die Zunahme des Volumens der im Ballen befindlichen Luft ergab sich ein Unterdruck von 120 mbar entsprechend einem Absolutdruck von 0,88 bar. Dieser Unterdruck wurde ohne Zuhilfenahme einer Vakuumpumpe erreicht.
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In einem weiteren Versuch wurde ein Ballen gleicher Masse in einer Packungshöhe von 900 mm in eine Verbundfolie aus Polyamid und Polyethylen gehüllt und diese verschweißt, wobei das Innere der Verpackung mit Hilfe einer Vakuumpumpe auf einen Unterdruck von 550 mbar entsprechend einem Absolutdruck von 450 mbar evakuiert. Nach Öffnen der Preßeinrichtung nahm der Ballen eine Höhe von etwa 930 mm ein. Es errechnet sich ein Druck im Verpackungsinneren von 420 mbar entsprechend einem Unterdruck von 580 mbar. Es entstand wiederum kein Ballenbauch in der Verpackung.
