用于由纸制造包装材料的装置的制作方法

本发明涉及一种用于由纸制造包装材料的装置。

背景技术：

1、为了在运输中保护易碎或者对压力敏感的物品，通常使用塑料制气垫膜，该气垫膜例如由聚乙烯制成，并且为了实现缓冲作用具有大量沿一个规则图案排列的气泡状气囊。由于所述气囊的凸点状的结构，气垫膜通常也称为泡泡膜。

2、尽管原则上相应的塑料制气垫膜可重复使用，但实际上由于没有回收包装材料并送去有针对性地重复使用的系统，重复使用已经落空。

3、即使例如聚乙烯制的气垫膜在技术上是可回收利用的，但在实际中回收利用面临较大量的作业量，因此面对相应高的成本。结果是，气垫膜常常在使用一次之后便被丢弃。由于例如聚乙烯制的气垫膜不能生物降解，这造成严重的环境污染。尤其是通过气垫膜产生的塑料垃圾通常被送去进行所谓的热利用和焚烧。

4、实践已经表明，假使将气垫膜在循环系统的范围内被收集，也无法通过这种方式防止环境污染。相反，塑料通常也从相应的循环系统中进入环境，特别是进入海洋。只要塑料不被分解，它就增加生态系统的负荷并且例如对海洋生物构成危害。如果塑料随着时间的推移被粉碎或者分解，例如通过机械作用和紫外线辐射，便产生塑料颗粒、特别是微塑料形式的塑料颗粒，这些塑料颗粒残留在环境中，或者被生物连同食物一起吸收。

5、由于包裹和邮件的数量持续不断地增长，由包装材料产生的塑料垃圾量持续增加，因此加重了塑料对环境的污染。

6、由de 604 412a已知一种用于对压力敏感的物品的包装材料，其形式上为由多个纸层构成的气垫，其中至少一个纸幅具有球形或者方格形的压纹，并且纸幅相互粘合在一起。

7、de1156701a示出并说明了上述公开文献已知的包装材料的一个发展，其中包装材料的外表面粘贴有经压印的纤维棉。由gb893060a也已知了一种类似的包装材料。

8、由de102006000006a1已知了一种用于制造多层纤维料幅的方法和设备。

9、由de 622 340a已知了一种包装材料，其中多层由de 604 412a已知的缓冲材料以重叠的方式相互粘合在一起。

10、wo 2020/227649 a1示出并说明了一种用于缓冲的运输包装的多层结构，其具有压印成波形的纸。

11、de 69 731a示出并说明了波纹纸板的制造。

12、由us2020/01 80255a已知了一种包装材料，为了实现缓冲作用通过一个专用设备使该包装材料的表面局部随机地起皱。

13、ep 0 523 382 b1示出并说明了一种用于制造多层包装材料的设备。所述包装材料由三个叠置的、设置有压纹的幅面构成。

14、ep 2 792 478 a1公开了一种用于制造波纹纸板的设备，其中将一个波纹状的中间料幅与两个光滑的载体幅面粘合在一起。

15、由us2018/0086021 a1已知了一种包装材料，其由两个叠置的、横截面为波形的幅面构成，其中内侧幅面是形状稳定的并且外侧幅面是柔韧的。

16、由de 1 15 6 701b已知了一种由多个压印的纸层构成的所谓的缓冲纸，其中所述纸层相互叠置并且通过粘合点或者沟纹相互连接。

17、ep 0 650 827 b1示出并说明了一种波纹纸板状的包装材料，其中一个横截面为波形的幅面设置在两个光滑的幅面之间，并且所述幅面通过冲压相互连接。

18、由ep 1 853 419 b1已知一种用于制造多层纸巾的方法和设备。

19、ep 3 683 357 b1公开了一种含有废纸纤维和草纤维的多层纸。

20、已经公布的公开文献wo 2021/046395 a1公开了一种由多个纸幅构成的、气垫膜形式的包装材料，其中所述纸幅通过粘合剂、紧固件如夹子或者边缘折叠相互连接。

技术实现思路

1、本发明的目的是，提供一种相对于已知的包装材料改进的包装材料。

2、这个目的通过权利要求1中说明的本发明得以实现。

3、根据权利要求1所述的、用于由纸制造包装材料的本发明装置具有用于将至少一个第一纸幅和一个第二纸幅输送到该装置的压印区域和该装置的沿纸幅的输送方向位于压印区域下游的挤压区域的机构。在压印区域中设置有用于压印第一纸幅的压印设备，该压印设备构造和设置为，从第一纸幅中压印出压印部，该压印部凸出于第一纸幅并且在第一纸幅的纸幅平面中分别由一个封闭的周边线限定。

4、在挤压区域中设置有挤压设备，用于在没有粘合剂和连接用的合成辅助材料的情况下、特别是在没有塑料薄膜的情况下挤压纸幅，其中该挤压设备构造和设置为，使得在压印部之间的连接部段中第一纸幅的纸纤维与第二纸幅的纸纤维连接，并且纸幅在压印部的区域中限定出封闭的空腔，其中沿输送方向在压印区域和/或挤压区域上游设置有预处理机构，其具有至少一个预处理设备，用于为了压印第一纸幅或者挤压纸幅而对第一纸幅和/或第二纸幅进行预处理。

5、本发明提供一种由纸构成的、气垫膜形式的包装材料，该包装材料具有第一纸幅和第二纸幅，其中从至少一个纸幅中压印出压印部，该压印部凸出于所述纸幅并且在纸幅平面中分别由一个封闭的周边线限定。所述纸幅中的至少一个纸幅因此构成设有压印部的“压印幅面”，而至少另一个纸幅可构成光滑的“载体幅面”。第一纸幅中的压印部可以具有例如约10mm的直径和约3至4mm的高度。

6、将第一纸幅的纸纤维与第二纸幅的纸纤维连接，或者第一纸幅的纸纤维与第二纸幅的纸纤维连接或者已经连接，根据本发明是指纸纤维在将所述纸幅相互挤压在一起的过程中所产生的相互机械式连接。在将纸幅相互挤压在一起的过程中，第一纸幅的纸纤维与第二纸幅的纸纤维“钩连”，并因此形成所述纸幅的相互机械式连接。

7、根据本发明，所述纸幅在其彼此面对的面上完全由纸构成，并且在没有粘合剂和连接用的合成辅助材料的情况下，特别是在没有塑料薄膜的情况下，优选在纸幅的预处理之后，按以下方式相互挤压在一起，即在压印部之间的连接部段中第一纸幅的纸纤维与第二纸幅的纸纤维连接，并且纸幅在压印部的区域中限定出封闭的空腔。根据本发明，封闭的空腔是指在几何上封闭的空腔，与该空腔是否是气密的和何种程度气密的无关。

8、本发明的包装材料在基本结构上与传统的塑料气垫膜相似，然而与后者不同的是完全由纸构成。

9、由于纸幅根据本发明完全由纸构成，并且没有粘合剂和合成辅助材料，特别是没有塑料薄膜，所以本发明的包装材料可毫无问题地在材料方面完全回收利用。

10、本发明的包装材料因此在相当大的程度上减轻了环境的负荷。鉴于气垫材料和类似包装材料在全世界范围内的使用量，这个减轻负荷的效果是非常可观的，因此本发明具有巨大的社会效益。

11、通过本发明，可以避免大量的塑料垃圾，而这些塑料垃圾往常都不得不丢弃，并且根据经验会很大程度进入环境、特别是还进入海洋。

12、已经令人意想不到地表明，尽管与传统的塑料制气垫材料中的气泡不同，本发明的包装材料在所述压印部中形成的封闭空腔是非气密的，然而本发明的包装材料具有与传统的塑料制气垫材料类似的缓冲效果。

13、已经进一步表明，在至少对所述“压印幅面”的预处理之后，通过挤压将幅面充分牢固地相互连接，而为此无需粘合剂、其他的合成粘接剂、塑料薄膜或者机械式连接机构。根据本发明，所述幅面仅仅通过在预处理后挤压时产生的幅面纸纤维的连接相互连接在一起。

14、根据相应的要求和实际情况，可以通过一个预处理设备以任何适当的方式对至少一个纸幅进行预处理，特别是通过将湿气和热量引入到有关的幅面中。就这点而言，本发明的一个有利的发展规定，至少一个预处理设备构造和设置为将优选是水或含有水的预处理液体引入或者涂覆在所述纸幅中的至少一个纸幅中或上。

15、根据本发明，可以以任何适当的方式将预处理液体引入或者涂覆在纸幅中或上，例如通过将有关的纸幅牵拉穿过预处理液体的液槽、例如水槽。上述实施方式的一个有利的发展规定，至少一个预处理设备构造和设置为喷洒、雾化或者蒸发预处理液体，使得该预处理液体被喷洒、雾化或者蒸发到所配置的纸幅上。

16、上述实施方式的一个特别有利的发展规定，至少一个预处理设备、特别是配置给所述第一纸幅的预处理设备构造和设置用于利用水蒸气对所配置的纸幅进行气蒸。使用温度为例如100℃至约150℃的水蒸气能够通过如下方式实现对有关的幅面的特别有效的预处理，即同时将湿气和热量引入到所述幅面中。

17、根据本发明，如果只对所述“压印幅面”、即构成有压印部的幅面进行预处理的话，原则上就足够了。然而，根据本发明，有利地既对所述“压印幅面”也对所述或者至少一个“载体幅面”进行预处理。在此，原则上可以通过相同或者类似的方式方法进行幅面预处理。就这方面而言，本发明的一个有利的发展规定，所述纸幅中的每个纸幅都配置有一个单独的预处理设备，用于对所述纸幅进行单独的、特别是不同的预处理。使用单独的预处理设备使个性化地调节幅面预处理成为可能。

18、在这方面，本发明的一个发展规定，第一预处理设备配置给所述第一纸幅并且设置在第一纸幅到压印区域的输送路径上，第二预处理设备配置给第二纸幅并且设置在第二纸幅到挤压区域的输送路径上。

19、本发明的一个非常有利的发展规定，至少一个预处理设备、特别是配置给第二纸幅的预处理设备构造和设置用于引入或者涂覆含有纤维素纤维或者纤维素颗粒的预处理液体、优选水，其中纤维素纤维或者纤维素颗粒优选是或者含有微纤维素和/或纳米纤维素、尤其是纤维素微纤维(cmf)和/或纤维素纳米纤维(cnf)。通过使用借助于预处理液体、优选水涂覆的纤维素纤维，所述幅面的相互连接在保持了提供一种完全由纸构成的包装材料的本发明基础构思的情况下得到了进一步改善。因此，即使在这个实施方式中包装材料的回收利用也并未由于粘合剂、塑料薄膜或者其他的合成添加物而变得困难。在这种情况下，除了纤维素纤维之外或者代替纤维素纤维，也可以类似的方式使用其他的天然纤维。

20、可以根据相应的要求和实际情况通过不同的方式进行“压印幅面”的压印。就这点而言，本发明的一个有利的发展规定，在压印区域中设置有一个辊设置单元作为压印设备，该辊设置单元具有一个围绕压印辊旋转轴可旋转地支承的压印辊，该压印辊在其周面上具有用于在第一纸幅中形成压印部的压印凸起，该压印辊与一个配对辊啮合，该配对辊围绕一个与压印辊旋转轴平行的旋转轴可旋转地支承并且在其周面上具有压印凹部，该压印凹部构造为与压印辊的压印凸起互补。通过这种方式，在制造本发明包装材料的本发明设备的结构比较简单且不易发生故障的同时，实现了在连续工艺流程中的压印。配对辊中的压印凹部与压印幅面中的压印凸起的互补结构，根据本发明是指，在压印凸起嵌入压印凹部中时，保留一个间隙，其间隙宽度对应于压印部区域内的经压印的纸幅的所产生的纸厚。压印凸起的形状、几何结构和数量可根据相应的要求和实际情况在很宽的范围内选择。

21、本发明的另一个有利的发展规定，在挤压区域中设置有一个围绕压辊旋转轴可旋转地支承的压辊作为挤压设备，该压辊为了挤压第一纸幅与第二纸幅而与一个配对辊配合作用，该配对辊的旋转轴与压辊旋转轴平行并间隔开，使得在压辊与配对辊之间形成一个压辊间隙，用于在压印部之外在纸幅连接部段中挤压第一纸幅与第二纸幅。在这个实施方式中，在一个连续工艺流程中将幅面挤压在一起，使得本发明的包装材料总体上可以在一个连续工艺流程中制造。在所述装置的运行中利用挤压压力或者驱动力在构成压辊间隙-在所述装置的运行中需相互挤压在一起的纸幅位于该压辊间隙中-的情况下将压辊压到配对辊上，所述挤压压力或者驱动力可根据相应的要求和实际情况在很宽的范围内选择和优选可调节。

22、根据本发明，原则上所述压印区域可在一个压印站中实现，并且挤压区域可在一个与所述压印区域沿纸幅的输送方向间隔开的挤压站中实现。就这点而言，本发明的一个非常有利的发展规定，压印辊的配对辊和压辊的配对辊通过一个共同的配对辊构成，即所述辊设置单元具有三个相互作用啮合的辊。在这个实施方式中，由压印辊、配对辊和压辊构成的辊设置单元构成所述设备的一个组合的压印/挤压站。在这种情况下，所述辊设置单元构造为砑光机的形式，其中该本发明的辊设置单元与l型砑光机的不同之处在于，它在最简单的情况中具有仅仅三个辊，即压印辊、配对辊和压辊，因此不需要l型砑光机中具有的、沿传送方向位于最后的第四辊。这个实施方式的特别优点在于，通过压印辊在“压印幅面”中形成的压印部直到幅面在配对辊与压辊之间的压辊间隙中被相互挤压在一起为止一直保留在配对辊的凹部中。

23、在上述实施方式中，如本发明的一个有利的发展所规定的那样，配对辊的旋转轴适宜地设置在压印辊旋转轴与压辊旋转轴之间的直线连接线上。

24、为了能够调节压辊间隙的间隙宽度，本发明的另一个有利的发展规定，所述压辊配置有一个优选能被电动驱动的调节设备，用于沿相对于压辊旋转轴径向延伸的线性轴线调节压辊间隙的间隙宽度。当应该利用本发明的装置制造仅由“压印幅面”构成的包装材料时，这个实施方式还能够使压辊与配对辊完全脱开啮合。所述调节设备尤其可以是一个可由控制装置操控的电动调节设备。

25、根据本发明的另一个有利的发展，压印辊和/或配对辊和/或压辊配置有用于对相应的辊加热的加热装置，以便优选相互独立地调节辊的温度。在挤压过程中，将湿气从幅面中挤出，其中通过对辊进行加热，在压印过程或者挤压过程中对幅面进行预烘干。通过相应地调节辊温度，能够根据相应的要求和实际情况控制这个预烘干。

26、在前述实施方式中，优选压印辊和/或配对辊和/或压辊配置有用于检测相应的辊的温度的温度传感器。

27、为了进一步烘干已相互挤压在一起的幅面，以达到成品、即包装材料的所期望的残余湿度，本发明的另一个有利的发展规定，沿输送方向在挤压区域与用于成品包装材料的储存器之间设置有用于对在挤压区域中相互挤压在一起的纸幅进行烘干的烘干机构。除了达到成品包装材料的所期望的残余湿度之外，烘干还具有提高纸幅间的连接强度的效果。

28、烘干机构的数量、加热功率和结构设计可根据相应的要求和实际情况在很宽的范围内选择。就这点而言，本发明的有利发展规定，所述烘干机构具有至少两个沿输送方向相互间隔开的烘干设备，和/或至少一个烘干设备构造为红外线辐射烘干设备并且至少一个烘干设备构造为热风烘干设备。在此，优选至少一个热风烘干设备沿纸幅的输送方向设置在至少一个红外线辐射烘干设备下游。

29、本发明的另一个有利的发展规定，所述压辊至少在其周面上由弹性柔韧材料构成、特别是由硅橡胶构成。

30、另外，根据权利要求19，用于由纸制造包装材料的方法也属于本技术的公开内容和本发明的主题内容，其中将至少一个第一纸幅和至少一个第二纸幅输送到压印区域和沿纸幅的输送方向位于压印区域下游的挤压区域中，其中在压印区域中通过压印设备从第一纸幅中压印出压印部，该压印部凸出于第一纸幅并且在第一纸幅的纸幅平面中分别由一个封闭的周边线限定，其中在挤压区域中通过挤压设备在没有粘合剂和连接用的合成辅助材料的情况下，特别是在没有塑料薄膜的情况下，将纸幅按相互挤压在一起，使得在压印部之间的连接部段中第一纸幅的纸纤维与第二纸幅的纸纤维连接并且纸幅在压印部的区域中限定出封闭的空腔，其中对第一纸幅和/或第二纸幅进行预处理，以便为在压印区域中的压印或者在挤压区域中将纸幅相互挤压在一起做准备。

31、在与权利要求19有关的从属权利要求中说明了本发明方法的有利的和适宜的发展。因此相应地产生与本发明设备及其发展相同的优点和特性。

32、本发明的方法特别是可以使用本发明的设备执行。

33、另外，根据权利要求38，由纸制成的包装材料也属于本技术的公开内容和本发明的主题内容，该包装材料具有第一纸幅和第二纸幅，其中从至少一个纸幅中压印出压印部，该压印部凸出于纸幅并且在纸幅平面中分别由一个封闭的周边线限定，其中所述纸幅在其彼此面对的面上完全由纸构成，并且在没有粘合剂和连接用的合成辅助材料的情况下，特别是在没有塑料薄膜的情况下，优选在纸幅的预处理之后，相互挤压在一起，使得在压印部之间的纸幅连接部段中第一纸幅的纸纤维与第二纸幅的纸纤维连接，并且纸幅在压印部的区域中限定出封闭的空腔。

34、本发明意义上的压印部是指纸幅中的凸出于纸幅平面的压纹。如果根据一个优选的实施方式本发明的包装材料由一个设置有压印部的“压印幅面”和一个光滑的“载体幅面”构成的话，那么凸出于纸幅平面的压印部与所述“载体幅面”共同限定出空腔，从而本发明的包装材料构成为气垫膜的形式。在此，压印部尤其是可构造为凸点状的，如其通过塑料制气垫膜所已知的那样。

35、从第一纸幅中压印出来的压印部的外形和尺寸可以根据相应的要求和实际情况在很宽的范围内选择。就这点而言，本发明的一个有利的发展规定，所述分别限定一个压印部的周边线按以下方式成圆形或者近似圆形，即压印部构造为球面形的。压印部的相应外形一方面有利于包装材料的所期望的缓冲作用，另一方面有利于制造。

36、本发明的包装材料可以以多种多样的方式提供用于包装易碎或者对压力敏感的物品，例如和尤其是以使用者可根据需包装物品的尺寸进行剪裁的幅面材料的方式。本发明的包装材料也可以以预制坯料的形式提供。例如，本发明的包装材料也可构造为运输包装箱或者气垫信封袋的形式，或者构成相应的包装介质的一部分。

37、构成本发明包装材料的纸幅的数量可根据相应的要求和实际情况在很宽的范围内选择。例如，本发明的包装材料可由多于两个纸幅构成。例如和特别是，本发明的包装材料可由一个设置有压印部的“压印幅面”和一个光滑的“载体幅面”构成。本发明的一个此外备选的实施方式规定，从两个纸幅中压印出压印部，并且所述纸幅相互连接成，使得一个纸幅中的压印部与另一个纸幅中的相应的压印部相对置布置。在这个实施方式中，所述一个纸幅中的压印部与所述另一个纸幅中的压印部共同限定出本发明包装材料的空腔。

38、本发明包装材料的另一个有利的发展规定，所述压印部构成规则的图案，特别是成行和/或成列地布置。

39、任何适合的纸都可用作本发明包装材料的原材料。本发明的一个特别有利的发展规定，所述纸幅由再生纸构成或者含有再生纸。这个实施方式特别环保，因为完全或者至少部分避免了使用生产能耗高的新鲜纸。

40、上述实施方式的一个发展规定，所述再生纸具有下列特性值中的至少一个特性值、特别是全部特性值：

41、-单位面积比重/克重[iso 536]：60-140g/m2

42、-根据cobb60的吸水性[iso 535]：26-113g/m2

43、-根据本特森的粗糙度[iso 8791-2]：≥300ml/min

44、-破裂强度[iso 2758]：160-240kpa

45、-sct-quer index(sct横向指数)[iso 9895]：1.1-1.9kn/m

46、根据本发明包装材料的一个有利的发展，压印部之间的所述连接部段构造为桥接片状的。

47、本发明的另一个有利的发展规定，所述纸幅在连接部段中至少部分相互耦合(vergautschen)。

48、另外，根据权利要求46，本发明的主题内容是再生纸的应用，其用于制造包装材料，该包装材料具有至少一个纸幅，从该纸幅中压印出压印部，该压印部凸出于所述纸幅并且在纸幅平面中分别由一个封闭的周边线限定，其中所述再生纸具有下列特性值中的至少一个特性值、特别是全部特性值：

49、-单位面积比重/克重[iso 536]：60-140g/m2

50、-根据cobb60的吸水性[iso 535]：26-113g/m2

51、-根据本特森的粗糙度[iso 8791-2]：≥300ml/min

52、-破裂强度[iso 2758]：160-240kpa

53、-sct横向指数[iso 9895]：1.1-1.9kn/m。