Hermetisch verschlossene Büchse und Verfahren zu deren Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf eine hermetisch verschlossene Büchse, insbesondere zur Aufnahme von Kaffee oder anderen verderblichen Waren, und auf ein Verfahren zu deren Herstellung.
Bisher bestand die am meisten gebrauchte, hermetisch verschlossene Büchse aus der sogenannten Konservendose, bei der zum Öffnen ein Büchsenöffner benutzt werden muss. Andere Büchsen waren mit angeritzten Aufreissstreifen versehen, die mittels eines Schlüssels abgewickelt werden.
Die Erfindung sieht eine hermetisch verschlossene Büchse vor, die aus einem Metallbehälterteil und einem Metalldeckelteil besteht, welche Teile unter Bildung eines stumpfen Stosses aneinander anliegen und eine glatte fortlaufende Fläche bilden, die sich im wesenli Wochen um die Büchse herum erstreckt, sowie aus einem Klebestreifen, der mit leigener Klebkraft direkt an der genannten Fläche zu haftet und die genannten Büchsen- teile lösbar und abgedichtet miteinander verbindet, welcher Streifen ein kräftiges, biegsames und nichtstreckbares Untergrundglied aufweist, das ohne zu Reissen auf sich selbst zurückgezogen werden kann, sowie einen glatten gleichförmigen Belag aus einem thermoplasti- sehen, durch Wärme aktivierbaren Klebstoff,
und ist dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Klebstoffbelag beständig widerstandsfähig ist gegen eine Ab scherbelastung von mindestens 1,7 kg/cm2 bei einer Temperatur von 500 C ohne zu kriechen, und dass der genannte Klebestreifen mit Hilfe des Klebstoffbelages an einer metallisch blanken Zinnplatte unter Anwendung von Hitze und Druck innerhalb weniger Sekunden zum Haften gebracht werden kann und einen Ab ziebwiderstand von 0,5 bis 3 kg in einem weiten Bereich von Umgebungstemperaturen aufweist, dass der jeweilige Abziehwiderstand bei einer Temperatur zwischen 5 und 380 C von dem Durchschnittswert bei dieser Temperatur um nicht mehr als + 50 % abweicht,
und dass der durchschnittliche Abziehwiderstand bei einer solchen Temperatur um nicht mehr als + 50 % von dem durchschnittlichen Abziehwiderstand bei einer Temperatur von 240 C abweicht.
Es ist bereits versucht worden, hermetisch verschlossene Büchsen für Kaffee oder dergleichen herzustellen, die durch Abziehen eines Klebestreifens geöffnet werden können, jedoch scheint es nicht gelungen zu sein, eine befriedigende hermetische Abdichtung zu schaffen, die widerstandsfähig gegen den Druck der aus dem Kaffee austretenden Dämpfe während der Aufbewahrung war, und zugleich eine verschlossene Büchse, die in einfaeher Weise durch Abziehen des Klebestreifens mit den Fingerspitzen geöffnet werden kann.
Bei der Massenherstellung von durch Klebestreifen verschlossenen Büchsen besteht eine der Schwierigkeitn darin, einen abziehbaren Klebestreifen zu schaffen, der widerstandsfähig gegen alle die Büchse formenden Arbeitsvorgänge ist, wie z. B. in der Nahrungsmittelindustrie. Zum Beispiel kann eine sogenannte Kragenbüchse aus einem flachen Büchsenzuschnitt in der Weise hergestellt werden, dass nahe an der einen Kante ein Schlitz vorgesehen wird, der mit einem abziehbaren Klebestreifen verschlossen wird, bevor der Zuschnitt zu einer Büchse geformt wird.
Hierbei muss der abziehbare Klebestreifen widerstandsfähig gegen die Beanspruchungen bei der Formung des Zuschnittes sein, da mit eine hermetisch verschlossene Büchse hergestellt werden kann, und die zusammengesetzte Büchse muss auch widerstandsfähig gegen wechselnde atmosphärische Bedingungen sein, denen sie ausgesetzt sein kann.
Weiterhin soll der Klebestreifen von Hand mühelos bei fast jeder Umgebungstemperatur abziehbar sein, mindestens jedoch zwischen 5 und 380 C und vorzugsweise zwischen ungefähr - 7 und 500 C. Weiterhin muss für die Praxis gefordert werden, dass die Kosten einer durch Klebestreifen verschlossenen Büchse nicht wesentlich grösser werden als bei einer mittels eines Schlüssels zu öffnenden Büchse, woraus sich die weitere Forderung ergibt, dass der Klebestreifen an Büchsenzuschnitten in einigen wenigen Sekunden in einem fortlaufenden Arbeitsgang angebracht werden kann.
Obwohl Klebestreifen bekannt sind, die einige dieser Anforderungen erfüllen können, so dürfte erst der Klebestreifen der hier beschriebenen Büchse zum hermetischen Verschliessen einer Metallbüchse geeignet und imstande sein, dem Druck des in der Büchse befindlichen Kaffees zu widerstehen, wobei die Büchse trotz- dem bei tatsächlich jeder Umgebungstemperatur ohne irgendein Haushaltgerät durch müheloses Abziehen des Klebestreifens mit den Fingerspitzen geöffnet werden kann.
Die Erfindung wird nunmehr an Bleispielen ausführlich beschrieben. In der beiliegenden Zeichnung ist die
Fig. 1 eine Seitenansicht eines zu einer Rolle aufgewickelten Klebestreifens,
Fig. 2 eine Darstellung eines Metallzuschnitts, aus dem eine Kragenbüchse nach der Erfindung hergestellt werden kann,
Fig. 3 eine Darstellung einer aus dem Zuschnitt nach der Fig. 2 hergestellten Kragenbüchse,
Fig. 4 ein Ausschnitt aus einer Schnittzeichnung nach der Linie e4 in der Fig. 3,
Fig. 5 eine Darstellung einer Büchse mit aufsetzbarem Deckel, die nach dem vorliegenden Verfahren durch einen Klebestreifen hermetisch verschlossen werden kann, und die
Fig. 6 ein Ausschnitt aus einer Schnittzeichnung nach der Linie 6-6 in der Fig. 5.
Das in der Fig. 1 dargestellte, zu einer Rolle 10 aufgerollte Klebestreifemnaterial weist einen kräftigen Metalluntergrund 11 auf, der einen Belag aus einem thermoplastischen, durch Wärme aktivierbaren Klebstoff 12 trägt. Um die Herstellung wirtschaftlich zu machen, kann die Rolle anfangs eine Breite von 0,5 bis 1 Meter aufweisen und später in Breiten von 0,5 bis 2 cm zum Anbringen an einzelnen Büchsen oder an Zuschnitten zurechtgeschnitten werden. Der Untergrund 11 wird an der dem Klebstoffbelag 12 abgewandten Seite 13 mit eines dünnen, eine geringe Klebkraft aufweisenden Belag versehen, der mit Sicherheit eine Übertragung des Klebstoffes verhindert, wenn das Streifenmaterial von der Rolle abgewickelt wird.
Wirksame rückseitige Beläge mit geringer Klebkraft sind in den deutschen Patentschriften Nrn. 955 983 und 872 621 beschrieben.
Die unter dem Klebstoffbelag 12 liegende Seite des Untergrundes 11 kann so behandelt werden, dass die Verankerung des Klebestoffes verbessert wird, wodurch mit Sicherheit lerreicht wird, dass beim Abziehen des Klebestreifens von der Büchse kein Klebstoff auf diese übertragen wird. Zum Beispiel kann der Metalluntergrund 11 geätzt oder aufgerauht werden, um die Haftung zu fördern.
Ein von der Rolle 10 abgeschnittener I Klebestreifen 14, der auf die geeingete Länge zurechtgeschnitten ist, kann an einem Büchsenzuschnitt 15 so angebracht werden, dass der lange Schlitz 16 vollständig verschlossen und abgedichtet wird, wie in der Fig. 2 dargestellt.
Der Schlitz 16 wendet t an den Löchern 17, die das Aroma der in der Büchse eingeschlossenen Kaffeedämpfe freisetzen sollen. Von den Löchern 17 aus zu den Kanten des Zuschnitts verlaufende Kerblinien 18 ermöglichen das mühelose Abtrennen des Deckels vom Behälterteil der Büchse, wenn der Streifen 14 abgezogen worden ist. An dem einen Ende ist der Streifen 14 unter Bildung einer Zunge 19 umgefaltet, die mit den Fingern erfasst werden kann und mit deren Hilfe der Streifen abgezogen werden kann.
Nachdem der I Klebestreifen 14 an der Gebrauchs- stelle fest angeklebt worden ist, kann der Zuschnitt 15 zu der in der Fig. 3 dargestellten zylindrischen Form geformt werden. Danach wird ein Kragen 24 an der Innenseite der Büchse gegenüber dem Streifen 14 befestigt, wie in der Fig. 4 dargestellt, so dass die Büchse sich fest schliesst, wenn der Deckelteil 20 nach dem Entfernen des Streifens 14 auf den I Kragen am Be- hälterteil 21 wieder aufgesetzt wird. Danach wird ein Deckel angebracht (üblicherweise der obere Deckel 23), die Büchse umgekehrt und mit Kaffee gefüllt, während der andere Deckel die hermetische Abdichtung vervollständigt. Diese Verfahren bei der Herstellung der Büchsen sind an sich bekannt und bilden keinen Teil der Erfindung mit Ausnahme des Klebestreifens und dessen Verwendung in der beschriebenen Weise.
Die Fig. 5 und 6 zeigen eine Büchse mit aufsetzbarm Deckel (wobei die Seitenwandung des Deckelteiles auf der Seitenwandung des Behälterteiles sitzt), wel che Büchse mittels eines I Klebestreifeus 28 verschlossen ist, der sich vollständig um die Büchse herum erstreckt und die gesamte Linie 29 bedeckt, die sich an der Stelle befindet, an der die untere Kante 30 des Deckelteiles 31 am Behälterteil 33 anliegt. Der Deckelteil 31 und der Behälterteil 33 sind etwas eingedrückt, wie bei 34 und 35 dargestellt, so dass der Klebestreifen 28 nicht über den grössten Teil der Aussenseite der Büchse hinaus vorsteht, wodurch verhindert wird, dass der Streifen bei der Handhabung und bei dem Versand der Büchse sich zufällig an einem Gegenstand verfängt.
Innerhalb der Vertiefung zwischen 34 und 35 bilden der Deckelteil 31 und der Behälterteil 33 zusammen imine glatte Fläche, an die der Streifen 28 flach angelegt und ohne Verzerrung befestigt werden kann.
Damit die in den Fig. 5 und 6 dargestellte Büchse mit Aufsetzdeckel hermetisch verschlossen werden kann, überlappt der Klebestreifen unterhalb der Zunge 36 sich selbst. Um an dieser Überlappungsstelle eine gute her meüsche Abdichtung zu sichern, wird die Dicke des klebenden Belags vorzugsweise mindestens gleich der Dicke des Untergrundes des Klebestreifens bemessen. Wird diese Massnahme getroffen, so weist der klebende Belag normalerweise die geeignete Dicke auf, um an der Lötnaht 37 eine zuverlässige hermetische Abdichtung aufrecht erhalten zu können.
Die Büchse nach der Erfindung besteht in jedem Falle aus einem Metallbehälterteil 21 oder 33 und einem Metalideckelteil 23 oder 31, die an einer Stelle zusammenstossen und eine glatte, sich im wesentlichen um die Büchse herum erstruckende fortlaufende Fläche bilden. Die Stosslinie zwischen dem Behälter-und dem Deckelteil, ganz gleich ob diese Teile rund sind oder eine andere Form aufweisen, verläuft gewöhnlich in einer einzelnen, zur genannten Seite senkrechten Ebene.
Der Klebestreifen 14 oder 28 wird direkt an dieser Seite angebracht und erstreckt sich mindestens 3 mm beiderseits der genannten Stosslinie über deren volle Länge hinweg und dichtet den Behälter- und den Dekkelteil zusammen ab.
Bei der in den Fig. 5 und 6 dargestellten Büchse mit aufsetzbarem Deckel verläuft die Stosslinie 29 vollständig um die Büchse herum, so dass der Klebestreifen 28 sich selbst überlappen muss, damit eine hermetische Abdichtung erfolgt. Wegen der Unterblnechung an der unter dem Klebestreifen gelegenen Fläche am Anfangspunkt der Überlappung und wegen der Unterbrechung der Büchseufläche an der Lötnaht 37 ist es normaler weise vorzuziehen, den Aufsetzdeckel mit Klebstreifen abzudichten, die einen verhältnismässig dicken Klebstoffbelag aufweisen. Im allgemeinen reicht eine Dicke von ungefähr 75 bis 125 Mikron aus, wenn der Behälterteil an der Linie 29 versetzt ist, an der er gegen den Deckelteil unter Bildung eines stumpfen Stosses stösst.
Ohne eine solche Versetzung kann jedoch bei dem Klebstoffbelag eine Dicke von ungefähr 200 bis 250 Mikron erforderlich werden, um eine dauerhafte Abdichtung mit Sicherheit zu erzielen.
Bei den in den Fig. 3 und 4 dargestellten Kragenbüchsen weist die Stosslinie 16 beiderseits der Lötnaht über eine kurze Strecke normalerweise eine Unterbrechung auf, an welcher Strecke die Aussenseiten des Behälter- und des Deckelteiles miteinander in Verbindung stehen und mit einer Einkerbung 18 versehen sind, die eine Fortsetzung der Stosslinie 16 bildet. Für solche Büchsen wird die Dicke des Klebstoffbelags erwünschtermassen geiing bemessen, sowohl um Kosten zu sparen, als auch, um einen besseren Widerstand gegen ein Rutschen oder Kriechen zu erzeugen, d. h., gegen die Tendenz des Deckel- und des Behälterteiles, sich am Klebestreifen auf Grund eines inneren Druckes in der Büchse, z. B. auf Grund des von Kaffeedämpfen erzeugten Druckes, voneinander zu trennen.
In diesem Falle werden vorzugsweise Klebstoffbeläge mit einer Dicke von ungefähr 13 bis 75 Mikron und vorzugsweise nicht mehr als 40 Mikron verwendet.
Der Gebrauch der Ausdrücke Deckelteil und Behälterteil soll nicht bedeuten, dass der eine Teil kleiner als der andere ist. Zum Beispiel ist es beim Einbüchsen von Fleisch oftmals erwünscht, dass die Stosslinie 16 oder 29 sich näher zur Mitte der Büchse befindet, um die Entnahme des Fleisches aus dem Behälterteil zu erleichtern.
Die Klebestreifen 14 oder 28 müssen mehreren wichtigen Anforderungen genügen. Sie sollen ein kräftiges, biegsames und nichtstreckbares Untergrundglied aufweisen. Gegenwärtig wird die Verwendung eines Weichmetalluntergrundes vorgezogen; jedoch können auch zähe Kunststoffe, wie Polyäthylenterephthalat, verwendet werden, welches Material durch Recken auf mindestens das Zweieinhalbfache der ursprünglichen Abmessungen orientiert worden ist, und zwar mindestens in der Längsrichtung. Der klebende Belag auf dem Streifen ist thermoplastisch, durch Wärme aktivierbar und haftet in einigen Sekunden oder weniger unter der Einwirkung von Wärme und Druck an einer reinen Zinnplatte oder an anderen Metallen, die gewöhnlich für Nahrungsmittelbüchsen benutzt werden oder auch an lithographierten Überzügen, die im allgemeinen zum Etikettieren solcher Büchsen benutzt werden.
Der klebende Belag setzt bei Temperaturen bis zu 500 C einer Abscherbelastung von mindestens 3,5 kgícm2 ohne zu kriechen oder zu rutschen vorzugsweise einen beständigen Widerstand entgegen, so dass ein Klebestreifen mit einer Breite von nur 1 cm eine normal grosse Kaffeebüchse gegen den Druck hermetisch abdichtet, der bei dieser Temperatur von den Kaffeedämpfen ausgeübt wird.
Klebstoffe, die widerstandsfähig gegen eine Abscherbelastung von mehr als 3,5 kg/cm2 bei einer Temperatur von 500 C sind, gestatten die Verwendung eines schmaleren Streifens, während ein breiterer Streifen, dessen Klebstoff etwas weniger widerstandsfähig gegen Abscherbeanspruchungen ist (z B. 1,75 kg/cm2), bei etwa 2 cm Breite für die Zwecke der Erfindung ausreicht, wenn dessen Mitte über der Stosslinie zwischen dem Deckel- und dem Behälterteil der Büchse liegt, wobei selbst Streifen mit einer Breite von weniger als 2 cm benutzt werden können, wenn die verschlossene Kaffeebüchse nicht unter Bedingungen aufgespeichert oder versandt wird, bei denen höhere Temperaturen zu erwarten sind.
Das Untergrundglied des Streifens soll eine Dicke von 25 bis 200 Mikron aufweisen und ohne zu zerreissen zurückgezogen werden können. Um den Klebestreifen entfernen zu können, soll dieser weder reissen noch unter einer Spannung von 2 kg sich mehr als 25 % dehnen. Das Untergrundglied soll gleichfalls genügend Festigkeit aufweisen, um der bei 500 C von den Dämpfen in einer Kaffee enthaltenden Büchse ausgeübten Kraft widerstehen zu können, welche Kraft ungefähr 2 kg/cm am Rand des Deckels einer 0,5- oder l-kg-Büchse von der für Kaffee allgemein benutzten Grösse beträgt. Um einen ausreichenden Sicherheitsfaktor zu schaffen, soll das Untergrundmaterial bei einer Breite von 2,5 cm eine Zerreissfiestigkeit von mindestens 7 kg aufweisen.
Wird der Klebestreifen unter kurzzeitiger Anwendung von Wärme und Druck direkt an einer reinen Zinnplatte befestigt, so soll der Abziehwiderstand ungefähr 0,5 bis 3 kg und vorzugsweise 1 bis 2 kg bei einer Temperatur zwischen 5 und 400 C und vorzugsweise bei einer Temperatur betragen, bei der die Büchse voraussichtlich geöffnet wird. Bei einer Temperatur zwischen 5 und 380 C soll der augenblickliche Abziehwiderstand des Klebestreifens um nicht mehr als + 50% von dem durchschnittlichen Abziehwiderstand bei dieser Temperatur abweichen. Anderseits wäre es zu schwierig, die Büchse zu öffnen, oder der Klebestreifen könnte infolge eines Stosses bei der Handhabung oder bei dem Versand an irgendeiner Stelle locker werden.
Wird ein solcher Klebestreifen an anderen Metallen befestigt, die gewöhnlich für die Herstellung von Büchsen verwendet werden, oder auf lithographierten Über- zügen oder Lacken, die als dekorative Etiketten verwendet werden, so ist der Abziehwiderstand bei allen Umgebungstemperaturen nach wie vor gleichmässig stark und hält sich bemerkenswert nahe an die Werte, die auf einer Zinnplatte erhalten werden, und allgemein bei 0,5 bis 3 kg für einen 1 cm breiten Streifen.
Um zu sichern, dass der Klebestreifen vorzeitig, z. B. durch Kinder, mutwillig aufgezogen wird, kann es erwünscht sein, dass zu Beginn des Abziehens ein Zug von mehr als 3 kg erforderlich ist. Dies kann ohne Schwierigkeit durch unterschiedliche Behandlung der unter dem Zungentil des Klebestreifens liegenden Fläche der Büchse erreicht werden. zum Beispiel kann der Schlusslack auf einem lithographierten Kragen im Bereich der Zunge weggelassen werden.
Der Abziehwiderstand soll mehr oder weniger unab hängig sein von der Abziehgeschwindigkeit. In einem typischen Falle könnte eine Hausfrau eine Büchse nach der Erfindung mit einer Geschwindigkeit von 6 bis 8 cm/sec öffnen. Bei Verwendung eines Klebestreifens, dessen Klebstoff den Abscherbeanspruchungen einen grossen Widerstand entgegensetzt, eine Eigenschaft, die bei der vorliegenden Büchse zum Herstellen eines dauerhaften hermetischen Verschlusses erforderlich ist, würde ein rasches Abziehen des Streifens mit einer Geschwindigkeit von 8 cm/sec zu einem Rucken und Rattern führen mit der Folge, dass die Büchse plötzlich aufreisst und die Hand verletzt. Diese Gefahr würde sich hei tieferen Temperaturen noch erhöhen.
Anderseits werden bei der Erfindung keine IGeb- stoffe verwendet, die als druckempfindliche Klebstoffe bekannt sind. Statt dessen wird bei dem Klebestreifen, der zum Herstellen neu hier beschriebenen, leicht zu öffnenden Büchsen benutzt wird, ein gummiartiger, thermoplastischer und durch Wärme aktivierbarer IQleb- stoff verwendet, der im wesentlichen nicht klebrig ist, und der sich durch die nicht gewöhnliche Eigenart auszeichnet, dass nach dem Anbringen des Streifens unter der Einwirkung von Wärme und Druck an einer reinen Zinnplatte eine sehr geringe, jedoch bemerkenswert grössere Kraft benötigt wird, um den Streifen mit erhöhter Geschwindigkeit bis zu 500 cm/min abzuziehen.
Dieses Merkmal wird bei allen gewöhnlichen Umgebungstemperaturen beobachtet. Der Verlauf einer Kurve der Abziehkraft in bezug auf die Geschwindigkeit ist positiv bei Temperaturen von mindestens 5 bis 380 C für Abziehgeschwindigkeiten von 500 cm oder mehr pro Minute.
Wenige Klebstoffe weisen bei einer Temperatur von 500 C einen beständigen Widerstand gegen eine Abscherbeanspruchung von 1,75 kg/cm2 auf, der eine Kaffeebüchse hermetisch mit einem schmalen Klebe- streifen verschlossen hält und zugleich ein gleichmässiges und leichtes Abziehen des Streifens von einer reinen Zinnplatte lermöglicht, so der Streifen von einer Hausfrau mit den Fingerspitzen von der Büchse abgezogen werden kann. Diejenigen Klebstoffe, die diese aussergewöhnliche Kombination von Eigenschaften aufweisen, sind gekennzeichnet durch eine grosse Zugfestigkeit bei gro sser Dehnung.
Im allgemeinen ist die Zugfestigkeit grö sser als 100 kg/cm2, und die Bruchdehnung übersteigt 500 S. Die Zugfestigkeit beträgt vorzugsweise ungefähr 150 bis 300 kg/cm2, während die Dehnung ungefähr 500-750, beträgt, so dass der Zugspannungsmodul ungefähr im Bereich von 17,5 bis 60 kg/cm2 liegt. Diese Messungen wurden nach dem ASTM-Prüfverfahren D412-61T durchgeführt.
Im allgemeinen sind die zu bevorzugenden Kleb- stoffe gekennzeichnet durch niedrige Sprödigkeitspunkte, gewöhnlich unter - 500 C.
Die bevorzugten Klebstoffe haben ferner eine ungewöhnliche Unabhängigkeit von Temperaturen gezeigt, soweit es sich um den Widerstand gegen das Abziehen von einer Zinnplatte handelt. Die Untersuchtungsergebnisse lassen erkennen, dass der durchschnittliche Abziehwiderstand bei irgendeiner Temperatur zwischen 5 und 380 C nicht mehr als + 50 % von dem durchschnittlichen Abziehwiderstand bei der Raumtemperatur von 240 C abweichen soll.
Bei den nachstehend angeführten Beispielen beziehen sich alle Angaben auf das Gewicht, sofern nichts anderes vermerkt ist.
Beispiel 1
Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wurde ein Klebestreifen unter Verwendung eines 0,15 mm starken Untergrundes aus einer weichen Aluminiumfolie 5052 mit einer Zerreissfestigkeit von ungefähr 30 kg pro Zentimeter Breite hergestellt. Nach dem Zurechtschneiden auf Breiten von 0,5 bis 2 cm erfolgte bei einer Belastung von 2 kg kein Zerreissen oder eine Dehnung von mehr als 1 S. Die Seite der Folie, auf die der Klebstoff aufgetragen werden sollte, wurde zuerst mit einem sehr dünnen Belag eines die Haftung fördernden l ! Mittels versehen, das ein Trocken- gewicht von ungefähr 0,5 mg/cm2 aufweist. Dieses besondere Mittel bestand aus dem Kopolymer von 86 Teilen Vinylchlorid, 13 Teilen Vinylazetat und 1 Teil Apfelsäureanhydrid.
Auf diese getrocknete Schicht wurde eine gewichtsmässig 25 S ige Lösung in Methyläthylketon einer Kleb stoffzusamiflensetzung aufgetragen, die aus 70 Teilen Nitrilgummi, 30 Teilen eines ein hohes Molekulargewicht aufweisenden Kopolymers aus gleichen Teilen Bisphenol A und Epichlorhydrin und 5Q Teilen eines teilweise hydrolysierten Kopolymers aus ungefähr 91 Teilen Vinylchlorid und 9 Teilen Vinylazetat bestand. Die Dicke des Klebstoffbelages betrug ungefähr 25 Mikron nach einem drei Minuten langen Trocknen bei 1250 C.
Der Nitrilgnmmi wurde aus 65 Teilen Butadien und 35 Teilen Akrylonitril zubereitet und wies eine Mooney Viskosität (ML2 bei 1000 C) von 85-112 auf. Das Bisphenol-Epichlorohydrin-Kopolymer, das ein durchschnittliches Molekulargewicht von ungefähr 20 000 bis 30 000 und eine Glasübergangstemperatur von ungefähr 1000 C aufwies, wird von der Union Carbide Corporation unter der Handelsbezeichnung Phenoxy 8 vertrieben.
Bei den 0,5- und l-kg-Kaffeebüchsen von einer Grösse, die zurzeit in den USA allgemein in Gebrauch ist, üben die Kaffeedämpfe in einer auf einer Temperatur von 500 C gehaltenen Büchse am Rand des Deckels eine Kraft von ungefähr 1,75 kg/cm linear aus. Hiernach würde bei Kaffeebüchsen nach der Fig. 3 ein Klebestreifen mit einer Breite von 1 cm, dessen Mitte über der Stosslinie zwischen dem Behälter- und dem Deckelteil liegt, und der daher einen Haltebezirk von 0,5 cm2 pro Zentimeter Rand aufweist, einer fortgesetzten Abscherbeanspruchung bei 500 C von ungefähr 3,5 kg/cm2 ausgesetzt sein.
Bei der Untersuchung einer Klebstoffschicht dieses Beispiels mit einer Dicke von 25 Mikron bei einer Temperatur von 490 C widerstand diese Schicht einer Abscherbeanspruchung von 4,25 kg/cm2 drei V Wochen lang ohne wahrnehmbare Be- wegung, in welchem Zeitpunkt die Untersuchung ab gebrochen werde. Die I Klebstoffhaftung fiel bei dieser Untersuchung bei reiner Belastung von 5 kg/cm2 aus.
Dies bedeutet einen Sicherheitsfaktor für die Vlerwen- dung des I Klebestreifenmateriah dieses Beispiels mit einer Breite von 1 cm zum Verschliessen von Kaffeebüchsen.
Das Klebeband wies eine Zugfestigkeit von 100 kg/cmB und eine Dehnung bis zum Reissen von 1000 % sowie einen Zugspannungsmodul von 10 kg/cmo auf (ASTM-Verfahren D 412-61T).
Das Klebestreifenmaterial wurde auf eine Breite von 1 cm zurechtgeschnitten und danach an einer reinen Zinnplatte angebracht, wobei der Streifen und die Platte zuerst an Infrarotstrahlern vorbeigeleitet und dabei auf ungefähr 1750 C erhitzt wurden, wonach der Streifen und die Platte zwischen zwei Metallzylindern mit einer Oberflächentemperatur von 1750 C hindurchgeleitet wurden. Die Vorwärtsbewegung des Streifens und der Platte erfolgt mit einer Geschwindigkeit von ungefähr
50 cm/sec unter einem von den Zylindern ausgeübten Druck von 14 kglcm linear. Hiernach wurden der Streifen und die Platte auf Raumtemperatur abgekühlt.
Die Haftung des 1 cm breiten Klebestreifens an der Zinnplatte wurde bei verschiedenen Temperaturen auf den Widerstand eines Zurückziehens über 1800 (durch Abziehen des freien Endes des Streifens auf diesem zurück über einen Winkel von im wesentlichen 1800) mit einer Geschwindigkeit von 50 cm/min (d. h. die Geschwindigkeit der Bewegung des freien Endes des Streifens in bezug auf den noch haftenden Teil) untersucht.
Hierbei wurden die nachstehend angeführten Werte erhalten: bei00C 2kg -180 C 1,75 kg + 5 C 1,5 kg f240 C 1,5 kg 490 C 1,25 kg
Innerhalb dieses weiten Temperaturbereichs wurde eine solche kleine Differenz bei den durchschnittlichen Zurückziehhaftungswerten für einen thermoplastischen, durch Wärme aktivierbaren Klebstoff nur mit Klebstoffen erreicht, für die die Erfindung von Nutzen sind.
Während der Untersuchung ergab sich bei jeder Temperatur für jeden Prüfstreifen keine Abweichung von mehr als 1 20% des augenblicklichen Widerstandes gegen ein Zurückziehen von dem durchschnittlichen Widerstand. Es erfolgte niemals eine Übertragung des Klebstoffes auf die Zinnplatte.
Dieser 1 cm breite Klebestreifen wurde bei der Herstellung der in der Fig. 2 dargestellten Büchsenzuschnitte verwendet, die nachher zu Büchsen geformt und durch Aufsetzen der Endkappen hermetisch verschlossen wurden. Bei einigen Büchsenzuschnitten wurde der Klebestreifen auf die reine Zinnplatte und bei anderen Zuschnitten auf die lithographierten Überzüge von der Art aufgebracht, die allgemein als dekorative Etiketten für Kaffeebüchsen verwendet werden. Die Büchsen widerstanden in allen Fällen den Kräften, die Kaffeedämpfe bei 500 C in 0,5- und 1 Büchsen normaler Grösse ausüben. Diese Untersuchungen zeigten, dass die Büchsen zum Verpacken verschiedener Nahrungsmittel verwendet werden können und unter allen normalen Bedingungen bei der Lagerung und Handhabung unendlich lange hermetisch verschlossen bleiben.
Zum Öffnen der Büchsen war es nur nötig, die umgefaltete Zunge an dem einen Ende des Klebestreifens mit Daumen und Zeigefinger zu erfassen und den Klebestreifen mühelos abzuziehen. An keiner Büchse konnten Rückstände des Klwbematerials festgestellt werden.
Beispiel 2
Es wurde ein Klebestreifenmaterial hergestellt unter Verwendung eines 25 Mikron starken getrockneten Belages eines anderen Klebstoffes auf einer 0,125 mm starken Folie auf weichem Aluminium 3003, die vorher mit einem das Haften fördernden Überzug versehen wurde, wie im Beispiel 1. Der Klebstoff bestand aus einer Mischung von gleichen Teilen desselben Nitrilgummis und desselben Bisphenol-Epichlorohydrin-Kopolymers, wie im Beispiel 1. Diese Klebstoffschicht widerstand einer Abscherbelastung von 4,25 kg/cmo bei 490 C drei Wochen lang ohne feststellbares Kriechen, versagte jedoch bei einer Belastung von 5 kg/cm2.
Das Klebestreifenmaterial dieses Beispiels wurde zu Streifen mit einer Breite von 1 cm zurechtgeschnitten, die in derselben Weise wie im Beispiel 1 an einer reinen Zinnplatte angebracht und bei verschiedenen Temperaturen auf den Widerstand gegen ein Zurückziehen unter einem Winkel von 1800 untersucht wurden, wobei sich die nachstehenden Durchschnittsresultate ergaben:
bei 400 C 2,5 kg -180 C 2,5 kg + 5 C 1,5 kg +240 C 1,5 kg
Bei bei -400 C 1,75 kg -180 C 1,50 kg + 50C 1,50 kg +240C 1,25 kg +400 C 1,25 kg
Bei jedem untersuchten Streifen wich der jeweilige Widerstand gegen ein Zurückziehen bei irgendeiner Temperatur um nicht mehr als + 20 % von dem Durchschnittswert bei dieser Temperatur ab. Es erfolgte nie mals eine Übertragung des Klebstoffes auf die Zinnplatte.
Dieser 1 cm breite Klebestreifen wurde bei den in der Fig. 2 dargestellten Zuschnitten aus verzinntem Blech benutzt, aus denen nachher die zylindrischen Büchsen hergestellt wurden. Untersuchungen der Büchsen ergaben deren Verwendbarkeit zum Einbüchsen von Kaffee oder anderen verderblichen Waren mit einem dauerhaften hermetischen Verschluss, wobei die Büchsen sich durch Abziehen des Klebestreifens mühelos öffnen liessen.
Klebestreifen gleich denen nach diesem Beispiel mit der Ausnahme, dass das Vinylkopolymer bei dem Klebstoffbelag weggelassen wurde, oder mit der Ausnahme, dass der Anteil des Vinylkopolymers auf ungefähr 60 Teile pro 100 Teile (gewichtsmässig) des Polyesterurethanpolymers erhöht wurde, haben ihre Verwendbarkeit bei der Durchführung der Erfindung bewiesen.
Bei wesentlich grösseren Anteilen des Vinylkopolymers konnte der Klebestreifen nicht so gleichmässig und leicht abgezogen werden wie die Klebestreifen dieses Beispiels.
Beispiel 4
Es wurde ein Klebestreifenmaterial nach der Erfindung unter Verwendung eines belagfreien 1/8 mm starken Polyäthylenterephthaletfilms als Untergrund hergestellt, das dreimal nach jeder Richtung orientiert wurde (auf ungefähr das Dreifache der ursprünglichen Abmessungen gereckt). Ein solcher Filmstreifen mit einer Breite von 1,25 cm und um 1 bis 2% gedehnt, riss nicht bei einem Zug von 2 kg.
Der Klebstoffbelag dieses Klebestreifenmaterials be stand aus einem Kopolymer von 72 Teilen äthylen und 28 Teilen Vinylazetat, das von der E. I. Du Pont de Nemours & Co., Inc., Wilmington/Delaware, USA., unter der Handelsbezeichnung Elvax 250 vertrieben wird. Dieser Klebstoff weist eine Zugfestigkeit von ungefähr 140 kg/cm2 und eine Bruchdehnung von 750% sowie einen Zugspannungsmodul von 19 kg/cm2 auf.
Der Klebstoff wurde auf 1750 C erhitzt und direkt auf den Polyäthylen-terephthalatfilm extrudiert, wobei ein Belag mit einer Dicke von ungefähr 25 Mikron erzeugt wurde. Der Klebstoffbelag zeigte bei einer Temperatur von 490 C eine Abscherfestigkeit von 3,5 kg/cm2 drei Wochen lang ohne eine erkennbare Bewegung. Der Belag versagt bei einer Beanspruchung von 5 kg/cm2.
Dieses Material wurde zu Klebestreifen mit einer Breite von 1 cm zurechtgeschnitten und an einer sauberen Zinnplatte angebracht unter Verfolgung der Massnahmen des Beispiels 1 mit der Ausnahme, dass Temperaturen von 1250 C angewendet und die Geschwindigkeit auf 25 cm/sec herabgesetzt wurde(n). Untersuchungen auf den Widerstand gegen ein Zurückziehen des Klebestreifens um 1800 ergaben die nachstehenden Durchschnittswerte: bei -400 C 1kg -180 C 1,5 kg + 50 C 1,75 kg +240 C 1,5 kg
Jeder untersuchte Klebestreifen konnte ohne Schwierigkeiten von der Zinnplatte abgezogen werden, und der Widerstand gegen das Abziehen wich bei jeder Temperatur von dem Durchschnittswert niemals um mehr als f 20 4g ab.
Kragenbüchsen nach der Fig. 3, die unter Verwendung eines 1 cm breiten Klebestreifens hergestellt wurden, erwiesen sich als verwendbar für das Einbüchsen von verdreblichen Waren wie Kaffee und d konnten durch Abziehen des Streifens mit den Fingerspitzen mühelos geöffnet werden.
Das Klebestreifenmaterial nach diesem Beispiel wurde so abgeändert, dass der als Untergrund benutzt biaxial orientierte Polyäthylen-terephthalatfilm sowie der Klebstoffbelag je eine Dicke von 75 Mikron aufwiesen, mit welchem Material bei einer Büchse mit aufsetzbarem Deckel nach der Fig. 4 ein befriedigender hermetischer Verschluss hergestellt werden konnte.
Weitere Filmuntergrundmaterialien haben ihre Verwendbarkeit für das Klebestreifenmaterial bewiesen. Unter diesen Materialien befand sich ein Film aus dem Bisphenalepichlorohydrin-Kopolymer, das im Beispiel 1 beschrieben wurde ( Phenoxy 8 ), das durch Recken in der Längsrichtung bis zu einer Dicke von 0,1 mm orientiert wurde. Dieser Film weist eine Reissfestigkeit von ungefähr 6 kg/cm auf.
Ein durch Recken orientierter Polykarbonatfilm, wie der von der General Electric Co., Schenectady, Niew York, USA., unter der Handelsbezeichnung Lexan vertriebene Film ist von Nutzen, wenn der Klebstoff als Heissschmelzbelag aufgetragen wird oder durch Übertragung, obwohl dieses Material eine Tendenz zeigt, bei einer Berührung mit Lösungsmitteln zu zerfallen, mit denen einige Klebstoffe bedeckt sind. Ein nnplastifizierter Polyvinylchloridfilm ist ein weiterer, besonders geeigneter Filmuntergrund.
Weitere Klebstoffe, die sich für die Erfindung als geeignet erwiesen haben, sind Polyätherurethane wie das unter der Handelsbezeichnung LD-3 87 von E. I. DuPont de Nemours & Co., Inc., vertriebene Produkt. Eine Analyse ergab, dass dieses Erzeugnis das Reaktionsprodukt von Polytetrahydrofuran mit Dephenylmethandiisozyanat ist. Nach Angaben des Herstellers liegt der Sprödigkeitspunkt dieses Polymers (ASTM D-746) bei - 1050 C. Zum Anbringen dieser Klebestreifen mit einem Aluminiumuntergrund und mit diesem Klebstoff an einer sauberen Zinnplatte wurde eine Temperatur von 2050 C verwendet.
Die Klebstoffe nach den Beispielen 1-4 können verändert werden durch Zusetzen von Materialien, die den bereits vorhandenen Bestandteilen chemisch ähnlich sind. Die Klebstoffzusammensetzung aus 90 Teilen Polyesterurethan und 10 Teilen Vinylkopolymer nach dem Beispiel 3 wurde verändert, indem die Hälfte des Polyurethans durch ein anderes Polyesterurethan ersetzt wurde, im besonderen Estane 5740X1 . Dieses Produkt ist dem Estane 5740X2 des Beispiels 3 chemisch ähnlich mit der Ausnahme, dass es stärker querverkettet und daher in Methaläthylketon unlöslich ist.
Das Material wurde daher in einer Dimethylforamidlösung aufgetragen. Dieser abgeänderte Klebstoff war etwas kräftiger und wies leine Zugfestigkeit von ungefähr 300 kg/cm2 auf, eine Bruchdehnung von 650% und einen Zugspannungsmodul von ungefähr 45 kg/cm2.
Bei einer sich über drei Wochen erstreckenden Unter such'nun widerstand dieses Material einer Abscherbeanspruchung von 5 kg/cm2 bei einer Temperatur von 490 C und versagte bei einer Beanspruchung von 5,5 kg/cm2. Wurde dieses Material für die Herstellung von Klebestreifen für den vorliegenden Zweck verwendet, so war dessen Widerstand gegen das Zurückziehen von einer sauberen Zinnplatte etwas grösser (d. h. ungefähr 2 kg bei einer Temperatur von 240 C bei einem 1 cm breiten Aluminiumstreifen), lag jedoch immer noch in dem Bereich, in dem das Abziehen des Streifens mit den Fingerspitzen möglich ist.