Die Erfindung betrifft einen verpackten, hochverdichteten Ballen aus Filter Tow in Quaderform ohne störende Auswölbungen oder Einschnürungen an Ober- und Unterseite des Ballens sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Bei der Herstellung von Filter Tow zur Erzeugung von Filterstäben für die Zigarettenindustrie wird das Tow in so genannten "Füllkannen" abgelegt. Dabei wird das Filter Tow durch in Längs- und Querrichtung changierende Bewegungen einer Ablegeinheit gleichmäßig als Lage über die Querschnittsfläche der Füllkanne verteilt. Es werden so viele Lagen aufeinander abgelegt, bis die Filter Tow Packung die gewünschte Masse und Höhe in der Füllkanne erreicht hat. Üblich sind in diesem Bereich Packungsgewichte von mehreren hundert Kilogramm. Ein hochverdichteter Ballen und ein Verfahren zur optimalen Füllung einer Füllkanne und damit die Vermeidung resultierender Verarbeitungsprobleme sind in der WO 02/32238 A2 beschrieben.
Der Inhalt der so gefüllten Kanne wird anschließend in Richtung der aufeinander liegenden 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 so genannten Ballen zusammenhält. Übliche Packungsstoffe sind Kartonagen, die durch Umbänderung oder Verklebung mechanisch zusammengehalten werden, oder Kunststoffgewebe, die beispielsweise durch einen Klettverschluss verschlossen werden. Ein Beispiel für eine Klebeverpackung ist in der deutschen Gebrauchsmusterschrift 7635849.1 beschrieben. Informationen über eine Filter Tow Verpackung mit Kunststoffgeweben finden sich in dem Firmenprospekt "Some Usefull Information about the reusable Packaging for Rhodia Filter Tow": RHODIA Acetow GmbH, Engesserstraße 8, D - 79108 Freiburg. Beide letztgenannten Verpackungsarten kommen ohne zusätzliche Umbänderung aus.
Bei den geschilderten Arten der Verpackung ohne zusätzliche Umbänderung kommt es nach der Entlastung des Ballens am Ende des Pressvorgangs aufgrund der elastischen Rückstellkraft des komprimierten Filter Tows zu einer Druckbeanspruchung des Packstoffes, insbesondere gegen die Kompressionsrichtung, die zu einer Zunahme des Verpakkungsvolumens sowie zu unerwünschten Ausbauchungen auf der Ober- und Unterseite des Ballens führt. Diese Ausbauchungen stören bei Einhaltung der in der WO 02/32238 A2 beschriebenen Maßnahmen nicht den bestimmungsgemäßen Gebrauch des Filter Tows, verhindern aber ein sicheres Stapeln der Filter Tow Packungen. Dieses Problem wird nach dem Stand der Technik entweder durch seitliches Stapeln der Ballen oder die Verwendung von Sonderpaletten gelöst, wie sie in oben zitierter Rhodia-Schrift-beschrieben sind. Darüber hinaus treten häufig Probleme im Zusammenhang mit dem Aufplatzen von Verpakkungen wegen eines zu hohen Innendrucks auf.
Eine Lösung für die Schwierigkeiten mit der Umbänderung beschreibt die US-A-4,577,752. Bei den umbänderten Verpackungsvarianten sind die Ausbauchungen beim bestimmungsgemäßen Gebrauch weniger störend als die in der WO 02/32238 A2 beschriebenen, als Folge der Einschnürungen auftretenden Zugwiderstandsstreuungen. Aufplatzen können solche umbänderten Ballen allerdings auch. Üblich bei der Verpackung von Filter Tow ist zudem die Verwendung eines Inliners zwischen dem Filter Tow und den oben genannten mechanisch tragenden Packstoffen. Der Inliner schützt dabei das Filter Tow vor Verunreinigung, insbesondere geruchlicher Art, und vor Diffusion von Wasserdampf in die Packung bzw. aus dieser heraus. Der Inliner besteht in der Regel aus drei Teilstücken die lose in die Außenverpackung eingelegt sind.
Ein Verfahren zur Verpackung von Filament Tow beschreibt die GB-A-1310029, wobei wie folgt vorgegangen wird:
Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen hochverdichteten Ballen aus Filter Tow in idealer Quaderform ohne den Transport der Ballen störende Auswölbungen oder das Ablaufen des Filter Tows behindernde Einschnürungen an Ober- und Unterseite des Ballens anzugeben, bei dem die Druckbeanspruchung des verpackten Filter Tows vermindert ist und so insbesondere das Aufplatzen von Verpackungen unter dem Innendruck weitgehend vermieden werden kann. Des Weiteren ist es die Aufgabe der Erfindung, ein entsprechendes Verpackungsverfahren anzugeben.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch einen quaderförmigen Ballen aus Filter Tow nach Anspruch 1 bzw. ein Verfahren nach dem Anspruch 14 gelöst.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein verpackter, hochverdichteter Ballen aus Filter Tow in Quaderform ohne störende Auswölbungen oder Einschnürungen an Ober- und Unterseite des Ballens, der dadurch gekennzeichnet ist dass a.) der Ballen eine Packungsdichte von mindestens 300 kg/m3 aufweist, b.) der Balten mit einem mechanisch selbsttragenden, elastischen Verpackungsmaterial vollständig umhüllt ist, wobei dieses Material eine oder mehrere konvektiv luftdichte Verbindungen aufweist, und c.) die Ober- und Unterseite des Ballens so eben sind, 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 aufgedruckte Platte einschreibbar ist, wenigstens 90% der Fläche der oben liegenden Ballenseite, die innerhalb des eingeschriebenen Rechtecks liegt, einen Abstand von maximal 40 mm zu der ebenen Platte aufweisen, und d.) der Ballen eine Höhe von mindestens etwa 900 mm aufweist. Es herrscht im Ballen, zumindest nach dem Verpacken, ein Unterdruck von wenigstens 0,01 bar gegenüber dem Außendruck.
Die Nachteile der heute üblichen Transportverpackungen wurden schon in der Beschreibung des Standes der Technik gewürdigt. Dabei stören vor allem die Auswölbungen der Ballen an Unter- bzw. Oberseite der Ballen den doppelschichtigen Transport. Dieses Problem wird dadurch gelöst, indem man die Ballen nicht in so genannter Arbeitsstellung, sondern in seitlicher Lagerposition transportiert. Dazu sind zwei zusätzliche Arbeitsgänge nötig, nämlich ein Drehen des Ballens vor dem Transport um 90° und ein Zurückdrehen des Ballens in Arbeitsstellung nach dem Transport. Ebenso störend sind die durch Umbänderung entstehenden Einschnürungen. Diese machen sich beim bezummungsgemäßen Gebrauch des Ballens in höheren Zugwiderstandsstreuungen der aus dem Filter Tow hergestellten Filterstäbe bemerkbar. Davon betroffen sind mehr als 5% der aus einem Ballen hergestellten Filterstäbe. Beide Probleme wiegen umso schwerer, je höher die Packungsdichte der Ballen ist. Die Probleme treten ab einer Packungsdichte von mehr als 300 kg/m3 auf.
Es wurde nach einer Reihe von vergeblichen Versuchen überraschend festgestellt, dass man in der Lage ist, einen quaderförmigen Ballen ohne den Transport störende Auswölbungen und den bestimmungsgemäßen Gebrauch störende Einschnürungen bereitzustellen, wenn die Verpackung während des Verpackungsvorganges luftdicht verschlossen war. Aus praktischen Erwägungen heraus ist ein Ballen nach Anspruch 1 deshalb mit einem mechanisch selbsttragenden, elastischen Verpackungsmaterial vollständig umhüllt, wobei dieses Material eine oder mehrere konvektiv luftdichte Verbindungen aufweist.
Bei einer ersten oberflächlichen Analyse könnte man denken, dass es sich bei dem erfindungsgemäßen Ballen um einen vakuumverpackten Ballen handelt, so um eine Vakuumverpackung, wie sie jedem Konsumenten aus dem täglichen Gebrauch bestens bekannt ist. Dieses ist aber nicht der Fall. Beim erfindungsgemäßen quaderförmigen Ballen ist die Aufgabenstellung die Herstellung einer definierten Form. Die luftdichte Verpackung hat während des Herstellungsvorganges die Aufgabe, Druckgradienten auf Ballen - Ober- und Unterseite aufzufangen und zu egalisieren. Auf Anforderungen an die Verpackung, wie Festigkeit der Verpackung, Luft- und Feuchtedurchlässigkeit etc., könnte verzichtet werden. Im Gegenteil, der erfindungsgemäße Ballen behielte seine Eigenschaften auch dann, wenn das zuvor luftdichte Material nach dem Verpackungsvorgang großflächig perforiert würde. Aus praktischen Erwägungen heraus wird man auf eine solche zusätzliche Maßnahme verzichten.
Die Geometrie des erfindungsgemäßen Ballens wird durch das Merkmal c.) in Anspruch 1 beschrieben. Dabei kann der Abstand der einzelnen Punkte der oben liegenden Ballenseite 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. Im Rahmen der erfindungsgemäßen Lehre ist es besonders bevorzugt, wenn 90% der Fläche der oben liegenden Ballenseite, welche innerhalb des angesprochenen eingeschriebenen Rechtecks liegt, einen Abstand von maximal etwa 25 mm, insbesondere maximal etwa 10 mm, zu der ebenen Platte aufweisen.
Was das Packvolumen der Ballen anbetrifft, so hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Ballen ein Volumen von mehr als 0,9 m3 aufweist und/oder die Packungsdichte mehr als 350 kg/m3 und insbesondere weniger als 800 kg/m3 beträgt. Im Zusammenhang mit der Verladung der Verpackungen in Container hat sich ein für den Ballen die Form eines Quaders mit einer Höhe von mindestens etwa 900, insbesondere mindestens etwa 970 mm als besonders geeignet erwiesen. Die Ballen können in diesem Fall in Doppelstapeln im Container abgelegt werden. Besonders günstig sind Höhen des verpackten Quaders von 970 bis 1200 mm, wobei diese Quader in Form von einzelnen Stapeln in den Containern abgelegt werden. Es ist auch möglich, deutlich höhere 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.
Vorzugsweise handelt es sich bei der Verpackungshülle um eine Folie aus Kunststoff. Dabei ist die konvektiv luftdichte Verbindung als eine konvektiv luftundurchlässig ausgeführte Naht, besonders vorteilhaft als eine überlappende Siegel- oder Flossennaht, ausgebildet.
Die Folie besteht vorzugsweise aus Polyethylen, insbesondere LDPE, oder aus modifiziertem Polyethylen (LLDPE) oder aus einer Verbundfolie mit einer Polyamid- und einer Polyethylenschicht. Zu Werbe- und/oder ästhetischen Zwecken kann als Verpackungsfolie eine eingefärbte oder bedruckte Folie verwendet werden. Dies ist insbesondere auch dann sinnvoll, wenn das zu verpackende Filter Tow lichtempfindlich ist. Die Folie kann des Weiteren mit Aufklebem versehen werden, die beispielsweise Informationen bezüglich des Inhaltes der Verpackung aufweisen. 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. Die Folie hat vorzugsweise Eigenschaften, die sie als sichere Transportverpackung ausweisen. Damit erklärt sich, dass insbesondere Folien mit einer Dicke von 100 bis 400 µm eingesetzt werden. Falls dies gewünscht wird, kann im Anschluß an das endgültige Verschließen der Verpackungshülle bzw. Folie, d.h. nach Fertigstellung des quaderförmigen Ballens, eine Transportverpackung aus Kartonagen, Kunststoffgewebe usw. um die Folie hinzugefügt werden. Diese kann zusätzlich umbändert werden. Hierdurch wird 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 Transportverpackung im Rahmen der Erfindung nicht zwingend erforderlich ist.
Das Verfahren zum Verpacken eines erfindungsgemäßen Filter Tow Ballens, weist die folgenden Verfahrensschritte auf: a.) Bereitstellen von Filter Tow in komprimierter Form, b.) Umhüllen des komprimierten Filter Tows mit einer Verpackungshülle, c.) luftdichtes Verschließen der Verpackungshülle, d.) Entlasten des umhüllten Ballens und e.) Erzeugen eines Unterdrucks von wenigstens etwa 0,01 bar gegenüber dem Unterdruck innerhalb der entlasteten Verpackungshülle. Beim Entlasten des luftdicht verschlossen Ballens entsteht innerhalb der Verpackungshülle ein Unterdruck, der vorzugsweise mindestens 0,01bar und nach einer besonders vorteilhaften Verfahrensweise 0,15 bis 0,7 bar beträgt.
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 Filter Tow Ballens, wie sie nach dem Stand der Technik üblich sind, vermeiden. Hierdurch wird die Stapelfähigkeit der erzeugten Packungen erhöht. Aufgrund des durch den Unterdruck verringerten mechanischen Druckes von innen auf die Verpackung wird auch das Risiko des Versagens bzw. Reißens der Verpakkungen verringert. Auf diese Weise kann eine höhere Packungsdichte erzielt werden, was zu dem Vorteil kompakter Packungen und damit verringerte Lager- und Transportvolumina führt. Insbesondere kann auf diese Weise das Fassungsvolumen von Containern, in denen solche verpackten Filter Tows gelagert werden, optimal ausgenutzt werden.
Das Bereitstellen des Filter Tows 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 Tow Menge zunächst in der Pressvorrichtung mechanisch komprimiert und dann mit der Verpackungshülle umhüllt 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.
Zum anderen ist es auch möglich, die Komprimierung des Filter Tows vorbereitend in einer separaten Station durchzuführen. In diesem Fall wird das vorgepresste Filter Tow in einer "Hilfsverpackung", die beispielsweise aus Halteklammern bestehen kann, der Verpackungsstation zugeführt, wo die Hilfsverpackung entfernt wird und die Umhüllung des komprimierten Filter Tows 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.
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.
Der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zunächst benötigte Unterdruck kann auf verschiedene Weise erhalten werden. Gemäß einer besonders einfachen Ausführungsform wird der Unterdruck durch Expansion des komprimierten Filter Tow Materials erzeugt. Nachdem das Filter Tow in komprimiertem Zustand mit der Verpackungshülle umhüllt und diese anschließend luftdicht verschlossen wurde, wird der äußere Druck auf das verpackte Material 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 Filter Tows nicht vollständig ist, d.h. dass das Filter Tow 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.
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.
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 Verpakkung getrennt, wobei die Sauganschlußstellen der Verpackungshülle wieder luftdicht verschlossen werden.
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 des Filter Tow Ballens bei luftdichtem Verschluß in der zur Komprimierung verwendeten Pressvorrichtung zu verstehen ist. Schließlich läßt sich auf diese Weise die Höhe des Filter Tow Ballens mit guter Genauigkeit regeln. Hierdurch können äußere Einflüsse, bei Filter Tow insbesondere Saison-, Titer-, Gewichtseinflüsse etc., ausgeglichen werden.
Vorzugsweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Unterdruck von etwa 0,15 bar bis 0,7 bar unterhalb des Umgebungsdruckes erzeugt. Dies entspricht einem Absolutdruck von etwa 0,85 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 0,2 bis 0,4 bar, entsprechend einem Absolutdruck von etwa 0,8 bis 0,6 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.
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.
Gemäß einer Ausführungsform wird als Verpackungshülle vorzugsweise 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. Eine derartige Folie 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.
Als Alternative kann mit Vorteil 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.
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.
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 2. Teil 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 luft- sondern auch wasserdampfdicht ist, den Vorteil, dass die Produktfeuchte des Filter Tows 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. Polyethylenfolien von 100 µm Dicke weisen etwa eine Wasserdampfdurchlässigkeit von 1 g/(m2 * d) auf.
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 für den Transport 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.
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.
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 niedrig schmelzende 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.
Um ein einfaches Öffnen der Verpackung zu gewährleisten, können die Siegelschichten "peelbar", d.h. nicht homogen versiegelbar, sein. Ene solche inhomogene Siegelschicht kann auf verschiedene Weisen hergestellt werden, beispielsweise durch Beimischen von Polybutylen an bestimmten Stellen in die Siegelschicht oder durch Versiegeln von Polypropylen gegen LLDPE. Eine weitere Möglichkeit des Bereitstellens 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.
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.
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).
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.
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 Folienverpakkung 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.
Falls dies gewünscht wird, kann im Anschluß an das endgültige Verschließen der Verpackungshülle bzw. Folie, d.h. nach Fertigstellung der Folienverpackung, eine Umverpakkung 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.
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 Verpakkung aufweist.
Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte Folie weist vorzugsweise eine Dikke 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 Fasermaterials, 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.
Der zu verpackende komprimierbare Filter Tow wird insbesondere in optimaler Quaderform bereitgestellt. Hierdurch lassen sich Packungen erzielen, die besonders gut stapelbar und handhabbar sind und einfach zu lagern sind. Das Filter Tow, das in Form von Kabeln vorhanden ist, werden die Kabel vorzugsweise in einzelnen Lagen übereinandergeschichtet; wie dies bereits im Zusammenhang mit dem Verfahren nach dem Stand der Technik geschildert wurde.
Die Erfindung wird nachstehend anhand einer bevorzugten Ausführungsform mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung detaillierter erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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 Figur 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.
Im nächsten Schritt, der in Figur 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 Figur 1c gezeigt ist. Die Höhe des verpackten Ballens hängt unter anderem von der Stärke des erzeugten Vakuums ab.
In den Figuren 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.
Die Figuren 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 Figur 3a wies eine Gasdurchlässigkeit von etwa 600 ml/(m2 * d * bar) auf, während die Gasdurchlässigkeit der Verbundfolie von Figur 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 trotz der höheren Kosten vorzuziehen.
Wie dies in Figuren 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 Ballenmasse 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.
In Figur 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 0,05 bar höher lag als im Beispiel von Figur 4a. Es ist zu erkennen, dass die Ballenhöhe bei niedrigem Luftdruck und erhöhten Temperaturen zunimmt.
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 vorgamierten Deckel- und Bodenelement verbunden wurde. Die Presskraft betrug stets 370 t. Die Verpackungskosten konnten mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens erheblich reduziert werden.
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 0,12 bar entsprechend einem Absolutdruck von 0,88 bar. Dieser Unterdruck wurde ohne Zuhilfenahme einer Vakuumpumpe erreicht.
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 bar entsprechend einem Absolutdruck von 450 bar evakuiert. Nach Öffnen der Presseinrichtung nahm der Ballen eine Höhe von etwa 930 mm ein. Es errechnet sich ein Druck im Verpackungsinneren von 0,42 bar entsprechend einem Unterdruck von 0,58 bar. Es entstand wiederum kein Ballenbauch in der Verpackung.