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Die Erfindung betrifft eine Universal-Banderole, die den Einsatz aus Umweltschutzgründen unerwünschten Kunststoffmaterials auf ein funktionelles Minimum reduziert, und die das Banderolieren von Produkten und Verpackungen entweder definierter oder auch von Fall zu Fall unterschiedlicher Abmaße ohne Unterbrechung des Maschinenlaufs gestattet.
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Derzeit ist für die Herstellung von Banderolen überwiegend der Einsatz von Folien üblich, die meist aus Polypropylen oder Polyethylenterepthalat bestehen. Solche Folien sind vorderseitig bedruckt. Auf der dem Produkt oder der zu banderolierenden Produktverpackung zugewandten Seite sind sie ganzflächig mit einer siegelfähigen Beschichtung versehen. Abschnitte dieser automatengängigen Folienbänder können dann jeweils endständig übereinander gelegt und wie üblich - durch Aktivierung der Schicht - thermisch oder mittels Ultraschall zur fertigen Banderole verbunden werden.
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Verwendet werden auch Papierbänder aus handelsüblichem Material, die in bekannter Weise vorderseitig bedruckt, rückseitig ganzflächig mit Polyethylen oder einem anderen geeigneten Heißsiegelklebstoff beschichtet, und damit siegelfähig gemacht worden sind.
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Gegenüber diesen automatengängigen Typen sind in begrenztem Umfang noch immer Papierbanderolen üblich, die an der für das Verbinden der Banderolenenden vorgesehenen Stelle in geeigneter Weise von Hand, so unter Verwendung einer Hotmelt-Auftragsspistole, mit Kleber versehen wird. Dann wird, ebenfalls von Hand, die Banderole um das zu banderolierende Produkt oder die Produktverpackung gelegt, und die Enden werden miteinander verklebt. Alternativ kommt auch infrage, die übereinander gelegten Banderolenenden mit einem Klebeband zu verschließen. Diese Vorgehensweise ist allerdings hoffnungslos veraltet und nicht konkurrenzfähig.
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Bei den automatengängigen Varianten ergibt sich der ökologisch unbefriedigende Sachverhalt, dass Kunststoff auch an Stellen eingesetzt wird, an denen er funktional völlig überflüssig ist. Speziell ist dies bei Banderolen der Fall, die komplett aus PP oder PET bestehen, und die ganzflächig rückseitig mit heißsiegelfähigem Material beschichtet sind. Aber auch Papierbanderolen, selbst wenn sie aus Recyclingpapier bestehen, erfüllen nur teilweise den Anspruch, umweltfreundlich zu sein, denn auch sie sind herkömmlich rückseitig noch immer ganzflächig mit einem heißsiegelfähigen Stoff (also mit einem aus insbesondere ökologischen Gründen unerwünschten Kunststoffmaterial) beschichtet.
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Allgemein bekannt ist inzwischen, dass sich beliebige Kunststoffe, auch die angeblich inerten, zunehmend in der Umwelt, insbesondere in den Weltmeeren, letztlich in Gestalt der äußerst schädlichen Mikro-Plastik-Partikel anreichern. Die in den Industriestaaten praktizierten Recycling- und Verbrennungstechnologien lösen das Problem nicht, da sie in sehr vielen Ländem (insbesondere der so genannten Dritten Welt) keine Rolle spielen, und zudem nur in wenigen hoch entwickelten Industriestaaten wenigstens annähernd konsequent zum Einsatz kommen. Deshalb ist jeder Schritt, auch jeder Teilschritt, bereits primär die Einsatzmenge von Kunststoffen beliebiger Art zu minimieren, ökologisch von Bedeutung.
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Die beschriebene, bisher teilweise noch verwendete nicht automatengängige Variante scheint zwar im Vergleich zu den üblichen automatengängigen Varianten ökologisch noch vergleichsweise tolerabel zu sein, beim heutigen Stand der Technik ist aber eine weitere Von-Hand-Arbeitsweise inakzeptabel. Die erfinderische Aufgabe bezieht sich demgemäß auf eine entscheidende Verbesserung der automatengängigen Varianten.
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Da nun bei kritischer Betrachtung die übliche ganzflächige Beschichtung der dem Produkt oder der Produktverpackung zugewandten Banderolenseite, gewöhnlich als „Rückseite“ bezeichnet, funktional keinesfalls zwingend erforderlich ist, ergibt sich somit die erfinderische Aufgabe, die heißsiegelfähig zu beschichtenden Flächenanteile der Banderole auf das funktional notwendige Minimum zu begrenzen.
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Ein erster Schritt in diese Richtung wurde gemäß Gebrauchsmusterschrift
DE 20 2016 102 439 U1 bereits unternommen, allerdings praktiziert an einem sehr eingeschränkten Anwendungsfall. In genannter Schrift („Banderole für Backwaren“) wird die teilflächige Beschichtung einer Pergaminpapierbanderole mit einem Dispersions-Heißsiegelkleber beschrieben, wobei genannter Kleber erfindungsgemäß durch Aufdrucken einer wässrigen Polymerdispersion auf den Pergaminpapierstreifen in Position gebracht wird. Zu diesem Zweck kommt ein Hochdruckverfahren, insbesondere der Flexodruck, oder ein Siebdruckverfahren zum Einsatz. Beschrieben wird alternativ die in dieser Weise vorgenommene Beschichtung im Endbereich der Banderole sowie die Beschichtung mit einer Vielzahl von Strukturelementen auf ganzer Länge der Banderole. Die vom Anmelder anscheinend bewusst in Kauf genommene Einschränkung des Gültigkeitsbereiches genannter Erfindung dürfte damit zusammenhängen, dass offensichtlich nur am Banderolieren von Backwaren, ganz speziell am Banderolieren von vorgebackenen Backwaren, schutzrechtliches Interesse bestand.
Für diesen sehr speziellen Anwendungsfall kommt nach Lage der Dinge wohl ausschließlich Pergaminpapier als Banderolenmaterial infrage, da jede beliebige andere Papierqualität den thermischen Belastungen beim endgültigen Ausbacken (160 bis 200° C) nicht standhält, mindestens jedoch die unerwünschte Eigenschaft des Nachbräunens zeigt.
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Der gemäß
DE 20 2016 102 439 U1 zur Beschichtung verwendete Dispersions-Heißsiegelkleber hat den Nachteil, dass er an der Verschlussstelle nur eine begrenzte Reißfestigkeit gewährleistet, so dass die zu beschichtende Teilfläche noch immer vergleichsweise groß sein muss. Dieser Nachteil tritt insbesondere dann auf, wenn die Verschlussstelle nur einseitig beschichtet ist. In o. a. Gebrauchsmusterschrift wird deshalb ausdrücklich auch die Beschichtung beider Seiten, d. h. die Beschichtung der jeweils einander gegenüber liegenden Banderolenenden, beschrieben.
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Auch weist der Dispersions-Heißsiegelkleber den prinzipiellen Mangel auf, nach erfolgtem Aufdrucken nicht sofort funktionsfähig zu sein. Da es sich primär um eine wässrige Dispersion handelt, muss eine Trocknungsphase nachgeschaltet werden, was die Herstellung verkompliziert und verteuert.
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Hinzu kommt, dass im Falle des Beschichtens offener Papiere der aufgedruckte Dispersions-Heißsiegelkleber geringer Viskosität vom Papier partiell aufgesaugt wird, was diesen Anteil für den Siegelvorgang funktionell inaktiv macht.
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Erfahrungsgemäß wird insbesondere bei offenen Papieren bei einer einseitigen Bedruckung mittels Dispersions-Heißsiegelklebers nicht die Siegelnahtfestigkeit erreicht, welche den Anforderungen an die Festigkeit der Naht im Praxiseinsatz annähernd gerecht wird. Nur durch mehrfaches Übereinanderdrucken des Dispersions-Heißsiegelklebers lässt sich an der Oberfläche der Banderole eine Schicht von so viel „freiem“ Siegelmedium aufbauen, dass sich auch bei nur einseitigem Auftrag dieses Siegelmediums eine akzeptable Festigkeit der Siegelnaht gewährleisten lässt. Allerdings erweist sich die erforderliche mindestens drei- bis vierfache Wiederholung des Druckvorganges in der Praxis als viel zu umständlich und zu teuer.
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Bessere Siegelergebnisse können erzielt werden, wenn beide Seiten der Banderole mit diesem Siegelmedium bedruckt werden. Dies verteuert den Herstellungsprozess allerdings erheblich. Auch ist die vorderseitige Bedruckung mittels Heißsiegelklebers optisch störend, weil der partiell aufgebrachte Dispersions-Heißsiegelkleber sichtbar bleibt und bei einer drucktechnisch anspruchsvollen Vorderseitengestaltung erheblich störend wirkt. Vorliegende Erfindung beseitigt die oben genannten Mängel bzw. erheblichen Einsatzbeschränkungen vollständig
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Erfindungsgemäß wird ein aus dem geschmolzenen Zustand teilflächig aufgebrachter, insbesondere hochviskoser Schmelzklebstoff mit 100 % Feststoffanteilen verwendet. Die Schmelze wird nach dem Aufbringen schnellstens abgekühlt, wobei Gebläse und/oder Kühltrommeln zum Einsatz kommen. Die für einen speziellen Fall in anderem Zusammenhang (
DE 20 2016 102 439 U1 ) bereits beschriebenen Varianten der Materialverteilung auf der Banderole können beibehalten werden. Das heißt: Entweder wird nur der endständige Bereich der Banderole beschichtet, so dass Objekte oder Gebinde mit stets gleichen Abmaßen banderoliert werden können, oder aber der Schmelzklebstoff wird auf der gesamten Länge zwar durchgängig - aber dennoch nur teilflächig - aufgebracht, was das Banderolieren von Objekten oder Gebinden variierender Abmaße fast ohne Maschinenstillstand ermöglicht. Der entscheidende Unterschied zur Gebrauchsmusterschrift
DE 20 2016 102 439 U1 ist nun, dass die erfindungsgemäße Vorgehensweise in direktem Zusammenhang mit der gewählten Auftragstechnologie sowie dem gewählten Schmelzklebstoff gestattet, auch bei nur einseitiger Beschichtung mit dem Siegelmedium mit einer wesentlich kleineren beschichteten Fläche auszukommen und dennoch eine verbesserte Reißfestigkeit der Siegelnaht zu erzielen. Die erfindungsgemäß gestalteten Banderolen sind haptisch an den erhabenen Stellen im Bereich der beschichteten Teilflächen zu erkennen.
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Das Aufbringen des geschmolzenen Heißsiegelklebers mit reproduzierbar einstellbarem Flächengewicht auf das Banderolenmaterial kann mit den hierfür bekannten Techniken erfolgen, zum Beispiel mittels Schlitzdüse, durch Aufspritzen, oder das Durchdrücken durch eine beheizte Schablone.
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Die Überlegenheit der erfindungsgemäß gestalteten Banderolen lässt sich messtechnisch beweisen, wie im Beispiel 2 beschrieben. Verglichen wird dabei mit einem Muster, welches zwar keine Pergaminbanderole gemäß
DE 20 2016 102 439 U1 ist, das jedoch nach der in dieser Gebrauchsmusterschrift beschriebenen Flexodrucktechnologie beschichtet wurde.
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Hinzu kommt die Universalität der erfindungsgemäß gestalteten Banderolen. Beschichtet werden - und damit banderolierfähig gemacht - können so gut wie alle überhaupt infrage kommenden Träger: Folien aus PP und PET, Folienverbunde, biobasierten und kompostierbare Folien, gestrichene und ungestrichene Papiere, Gras- und Steinpapier, Papiere diverser Grammatur mit oder ohne Kaschierung, bevorzugt auch Recyclingpapiere.
Die erfindungsgemäß gefertigten Banderolen weisen auch bei nur einseitiger teilflächiger Beschichtung eine besonders hohe Reißfestigkeit der Siegelnaht auf. Dies gestattet, die erforderliche Siegelfläche und damit die Menge an unerwünschtem Kunststoffanteil in der fertigen Papierbanderole erheblich zu reduzieren.
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Besonders vorteilhaft gestaltet sich bei der Herstellung der Banderolen die Verwendung wenig oder nicht gestrichener Papiere, bedingt durch die speziellen Eigenschaften des erfindungsgemäß eingesetzten hochviskosen Klebers, der vom Träger nicht, auch nicht partiell, aufgesaugt wird.
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Die erfindungsgemäß gestalteten Banderolen sind dadurch gekennzeichnet, dass ihre einwandfreie Funktion bereits im Falle der Beschichtung vergleichsweise sehr kleiner Teilflächen im Bereich der Siegelnaht gewährleistet ist, so dass dem besonders wichtigen Umweltschutzaspekt maximal Rechnung getragen wird. Somit wurde die gestellte Aufgabe mit den angegebenen erfindungsgemäßen Mitteln überzeugend gelöst.
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Die Erfindung soll nachstehend anhand zweier Beispiele näher erläutert werden. Die Beispiele haben jedoch keine den Schutzumfang in irgendeiner Weise begrenzende oder einschränkende Wirkung.
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Beispiel 1
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Kraftpapier mit einem Flächengewicht von 100g/m2 wird partiell mit einem hochviskosen Schmelzklebstoff auf EVA-Basis beschichtet. Der hierfür eingesetzte Schmelzklebstoff hat einen Erweichungspunkt von 102° C. Bei 130°C beträgt seine Brookfield-Viskosität 1.700 mPas.
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Die Klebstoffschmelze wird im Temperaturbereich 130 bis 135° C auf die Papierbahn aufgebracht. Unmittelbar danach wird die Papierbahn mit Raumluft angeblasen. Nach 2 sec passiert sie dann eine auf 17° C temperierte Kühltrommel mit einem Umfang von 80 cm, auf welcher sie auf einer Länge von 60 cm mit einer Verweildauer von 0,6 Sekunden aufliegt.
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Der in dieser Weise partiell aufgebrachte Schmelzklebstoff dringt nicht bzw. nicht messbar in das ungestrichene Papier ein und bildet eine leicht erhabene Schicht, die fest mit dem Papier verbunden ist. Die so ausgebildete partielle Beschichtung weist eine Dicke von 0,005 mm auf (ermittelt als Durchschnittswert aus 15 Einzelmessungen) und lässt sich, obwohl sie nur derart geringfügig über das Niveau der unbeschichteten Papierfläche hinausragt, beim Darüberstreichen mit der Fingerkuppe ertasten.
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Auch in anderer Weise lässt sich die Art der Beschichtung charakterisieren: Wenn man mithilfe eines als Schaber eingesetzten Messers den Schmelzklebstoff vorsichtig abkratzt, zeigt sich, dass die Papierstruktur dabei nicht im Geringsten verletzt wird. Auch unter dem Mikroskop sind keinerlei Beschädigungen der Papieroberfläche erkennbar.
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Der Einsatz dieser erfindungsgemäß partiell mit Heißsiegelkleber beschichteten Banderole von 29 mm Papierbreite erfolgt nun in einer Banderoliermaschine mit Ultraschall-Siegelstation. Es werden Spargelbündel von etwa 8 cm Durchmesser mit einem Gewicht von ca. 500 g banderoliert.
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Bereits bei der in diesem Beispiel aktiven Siegelfläche von nur 15 mm2 gewährleistet die erreichte Festigkeit der Siegelnaht ein sicheres Handling des banderolierten Spargelbündels vom Hersteller bis zum Endverbraucher.
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Beispiel 2
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Zum Vergleich wird ein Kraftpapier identischer Papierspezifikation (wie in Beispiel 1 beschrieben) im konkurrierenden Flexodruckverfahren mit einer wässrigen Polyurethandispersion partiell bedruckt. Die Dispersion des Polyurethanharzes weist bei einer dynamischen Viskosität von 305 mPas einen Festkörpergehalt von 46 % auf. Die für den Auftrag der Dispersion eingesetzte Rasterwalze arbeitet mit einer Auftragsmenge von 13g/m2.
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Unmittelbar nach dem Bedrucken der Papierbahn erfolgt die Trocknung der Dispersion mittels Heißluft. Danach erscheint das „Druckbild“ des farblosen Polyurethanharzes auf der Papierbahn im Vergleich zu den unbedruckten Flächen als ein bei Raumtemperatur nicht mehr klebendes Muster mit sich vom Untergrund deutlich abhebenden Lichtreflexen. Ein Höhenunterschied der bedruckten Teilfläche gegenüber der unbeschichteten Papieroberfläche lässt sich mittels Mikrometerschraube nicht ermitteln.
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Es gelingt auch nicht, mithilfe eines als Schaber eingesetzten Messers das getrocknete Polyurethanharz vorsichtig abzukratzen, ohne dabei die Papieroberfläche zu verletzen.
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Mit der auf diese Weise hergestellten Papierbanderole von 29 mm Breite werden in einer Banderoliermaschine mit Ultraschall-Siegelstation versuchsweise Spargelbündel von ca. 8 cm Durchmesser bei einem Gewicht von ca. 500 g banderoliert. Die Siegelfläche von 15 mm2 entspricht dabei exakt der Siegelfläche aus Beispiel 1. Es kommt das dort bereits beschriebene Ultraschall - Schweißwerkzeug zum Einsatz. Trotz Variation der Parameter (Frequenz, Siegeldauer und Zugspannung) gelingt es nicht, die Spargelbündel stabil zu banderolieren: Bei 75 % der Banderolierversuche reißt die Siegelnaht, verursacht durch die Straffung, bereits in der Banderoliermaschine. Bei den restlichen Spargelbündeln, welche der Maschine entnommen werden konnten, reißen alle Siegelnähte beim nachfolgenden Handling, überwiegend bereits beim Einlegen in die Transportkisten.
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In einem weiteren Versuch wird die oben beschriebene partiell mit der Polymerdispersion bedruckte Papierbahn in einem zweiten Druckmaschinendurchlauf auf der Rückseite nochmals partiell im Bereich der späteren Siegelnaht mit der Polyurethandispersion bedruckt. Auch auf dieser Seite der Banderole wird eine Nassauftragsmenge von 13g/m2 realisiert.
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Die Anordnung der Polyurethandispersion wird so gewählt, dass unter dem Ultraschall-Siegelwerkzeug bei der Spargelbündel-Banderolierung die aufgedruckten Elemente der getrockneten Polymerdispersion der Ober- und Unterseite deckungsgleich übereinander zu liegen kommen, um eine relevant verbesserte Haltbarkeit der Siegelnaht zu erzielen. Jedoch konnten nur 80 % der auf diese Weise banderolierten Spargelbündel mit unversehrten Siegelnähten der Banderoliermaschine entnommen werden. Beim nachfolgenden Handling der Spargelbündel vom Einpacken in die Transportkisten bis zum Endverbraucher brachen dann 70 % aller Siegelnähte.
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Für den bestimmungsgemäßen Einsatz der Banderolen relevant ist die Zugkraft, bei welcher die nur 15 mm2 messende Siegelfläche der Banderole bricht. Zur Bestimmung wird eine Zugfestigkeitsprüfinaschine der Fa. Zwick-Roell verwendet. Aus jeweils zehn Einzelmessungen wird die durchschnittliche Belastbarkeit der 15 mm2 - Siegelnähte der Banderolen bis zum Bruch unter dem Einfluss der Zugkraft wie folgt ermittelt:
- I Erfindungsgemäß hergestellte Banderole, Beispiel 1: 35 Newton.
- II Banderole gemäß Beispiel 2 mit einseitig aufgetragener Polyurethan-Dispersion: 5 Newton.
- III Banderole gemäß Beispiel 2 mit beidseitig aufgetragener Polyurethan-Dispersion 10 Newton.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202016102439 U1 [0009, 0010, 0015, 0017]