DE102006000854A1

DE102006000854A1 - Elastisch verformbarer Verschluss (Kunststoffkorken)

Info

Publication number: DE102006000854A1
Application number: DE102006000854A
Authority: DE
Inventors: Josef Mueller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-01-05
Filing date: 2006-01-05
Publication date: 2007-07-12

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elastisch verformbaren Verschluss (Kunststoffkorken). Dieser wird beispielsweise hergestellt in Spritzgusstechnik, welche mit einer dünnen, thermisch aktivierbaren und lasersensitiven Beschichtung auf Basis von Dispersionen oder gefüllten Polymermassen versehen ist. Die Beschichtung enthält thermisch aktivierbare nanoskalige Teilchen. Die Markierung wird mittels Laserbestrahlung unterschiedlicher Wellenlänge vorgenommen.

Description

Die Erfindung betrifft elastisch verformbare Verschlüsse, insbesondere synthetische Korken zum Verschließen von Weinflaschen, die vorzugsweise aus geschäumtem Polymeren auf Polyolefin-Basis bestehen. Die üblicherweise mittels Spritzgusstechnik hergestellten Korken weisen einen porösen Innenkern aus geschlossenporigem Schaum sowie eine praktisch nicht poröse Außenhaut auf (Prinzip: Strukturschaum Integralschaum). Des Weiteren wird im Anschluss eine Kennzeichnung/Markierung in Form eines Firmen- oder Markenlogos aufgebracht.

Das Aufbringen von Markierungen auf derartige Verschlüsse wird wie bereits aus der Beschriftung von Naturkorken bekannten Verfahren vorgenommen.

Hierunter fallen beispielsweise das Bedrucken mit entsprechenden Druckfarben (Tampondruck, Ink Jet-Verfahren) oder das Einprägen von Mustern durch Einbringen von kleinen Löchern in entsprechende Anordnungen sowie das Einbrennen von Mustern mit entsprechenden Stempeln.

Aus der EP 1 022 226 ist es bekannt synthetischen Verschlüsse, denen thermosensitive Pigmente in Form von Metalloxiden, Metallhydroxiden etc. zugesetzt wurden, durch selektive Wärmeeinwirkung mit entsprechenden Mustern zu versehen.

Vorzugsweise erfolgt dort der gezielte Wärmeeintrag durch Laserbestrahlung.

Auf diese Weise ist es möglich gut haltbare und verhältnismäßig lesbare Beschriftungen/Markierungen aufzubringen.

Den Polymermischungen zur Herstellung derartiger synthetischer Korken werden üblicherweise merkliche Anteile weiterer Füllstoffe zugesetzt. Diese sollen unter anderem die mechanischen Eigenschaften, das Gasdiffusionsverhalten, das Verarbeitungsverhalten, etc. verbessern. Weiterhin werden zur naturnahen Einfärbung der Verschlüsse geeignete Farbpigmente beigegeben.

Bedingt durch diese Beimengungen führt der Zusatz von thermosensitiven Pigmenten nicht immer zu den gewünschten Ergebnissen. Insbesondere treten Probleme hinsichtlich der Bearbeitungszeiten (Dauer und Intensität der Laserbestrahlung) sowie der erreichbaren Kontraste der Beschriftungen auf.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, kontrastreiche Markierungen auf füllstoffhaltigen Polymermischungen für Verschlüsse durch Bestrahlung mit energiereicher Strahlung auf kostengünstige Weise und ohne Beeinflussung durch die sonstigen Zusätze zu realisieren.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Ansprüchen 2 bis 16 zu entnehmen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in den folgenden Figuren näher erläutert.
Es zeigen hierbei:
1 einen Kunststoffkorken mit aufgerauter Oberfläche und Dispersionsbeschichtung aus nanoskaligen Teilchen
und
2 einen Kunststoffkorken mit einer Polymerbeschichtung und darin verteilten nanoskaligen Partikeln
Zum Markieren/Beschriften der z. B. eingefärbten Kunststoffkorken 1 hergestellt nach der Spritzgusstechnik werden diese wie 1 zu entnehmen ist mittels an sich bekannter Techniken wie mechanisches Aufrauen, Strahlreinigung, nasschemische Behandlungen, Flammbehandlung, oder Plasmaverfahren einer definierten Oberflächenbehandlung unterzogen. Hierbei werden die Korkoberflächen einerseits gereinigt (Entfernung von Trennmittel etc.) und andererseits eine definierte Oberflächenstruktur (Rauhigkeit) 2 geschaffen. Die Morphologie der Oberflächenstruktur wird dabei derart ausgebildet, dass eine optimale Absorption/Haftung der nachfolgenden Beschichtungen ermöglicht wird.
Die so vorbehandelten Kunststoffkorken werden z. B. mit einer flüssigen Dispersion aus z.B. in Lösungsmitteln suspendierten nanoskaligen, thermisch aktivierbaren Teilchen behandelt. Denkbar sind auch sonstige übliche Pulver-Auftragsverfahren.
Hierbei handelt es sich um nanoskalige Metalloxide 3 (Indium-Zinnoxide etc.) mit Teilchenabmessungen von 1–500nm, die beispielsweise in Alkoholen, Kohlenwasserstoffen etc. dispergiert sind.
Beispielhaft können hierbei Produkte der Firma Nanogat NanoITO IT-05C5000 oder Iriodin LS800 der Firma Merk eingesetzt werden. Dies kann durch Tauchen, Besprühen etc. erfolgen. Nach dem Abdampfen des Lösungsmittels und Trocknen des Korkens werden die optisch nicht sichtbaren, in der Oberflächenmatrix fixierten Teilchen selektiv thermisch aktiviert, um die gewünschte Beschriftung auszubilden. Bei diesem Aktivierungsprozess verfärben sich die absorbierten Teilchen durch Phasenumwandlungen und werden zudem durch die Energiezufuhr auf der Kunststoffoberfläche durch teilweises Einschmelzen fixiert.
Die thermische Aktivierung erfolgt vorzugsweise durch übliche Laserbeschriftungsanlagen auf Basis von CO2-, Nd-YAG- oder ggf. auch UV-Lasern (Laserstrahlen 6 im Wellenbereich von ca. 180nm bis 10600nm).
Die Parameter der Laserbearbeitung (Laserleistung, Wellenlänge, Schreibgeschwindigkeit) sind entsprechend den verwendeten Metalloxiden bzw. deren Konzentrationen in einfachen Optimierungsversuchen zu ermitteln.
Derart beschriftete Korken können zusätzlich mit einer dünnen transparenten Funktional-Beschichtung mit Dicken im μm-Bereich zum Fixieren der Teilchen versehen werden; hierbei können auch die hinlänglich bekannten Gleit- und /Dichtungsschichten im Form von Wachsen, Silikonen, Polyamiden etc. vorgesehen werden.
Diese Schichten können auch weitere Eigenschaften hinsichtlich des Barriereverhaltens (Gasdiffusion etc.) sowie des antibakteriellen Verhaltens aufweisen.
Alternativ kann die Fixierschicht unmittelbar nach dem Beschichten mit nanoskaligen Partikeln aufgebracht werden und im Anschluss daran die Laserbeschriftung vorgenommen werden.
In einer weiteren Ausführungsvariante nach 2 werden die nanoskaligen Metalloxide 4 in transparente Polymermaterialien 5 eingearbeitet und die eingefärbten Kunststoffkorken beschichtet. Diese Beschichtungen können auch zusätzliche funktionale Eigenschaften aufweisen (Gleit-/Reibverhalten, Barriereverhalten, Gasdiffusion, Antibakteriell etc.). Nach ggf. Härtung (thermisch oder UV-Strahlung) erfolgt die Laserbeschriftung.
Eine weitere Möglichkeit der Markierung ist durch ein Beschichten der Kunststoffkorken mit einer dünnen transparenten Polymerschicht aus intrinsisch thermosensitiven Materialien möglich. Derartige Polymere umfassen die Gruppen der Polystyrole, Polyphenylensulfide, ABS, Polysulfone, PET und Polyimide sowie deren Gemische.
Hierbei werden Schichten im μm-Bereich (1–100μm) vorgesehen, die durch übliche Beschichtungsverfahren aufgebracht werden. Bei der selektiven Lasermarkierung mit entsprechenden Lasern (Nd-YAG, UV-Lasern) werden die Polymere thermisch zersetzt (teilweise Pyrolyse) und damit eine kontrastreiche Markierung erzielt.
Bei den obigen Varianten wurde stets von eingefärbten Kunststoffkorken ausgegangen, die mit einer entsprechenden transparenten, thermisch aktivierbaren Beschichtung versehen sind.
Im Umkehrschluss ist es aber auch möglich von nicht mit Farbpigmenten versehenen Kunststoffkorken auszugehen und die Einfärbung (Farbpigmentierung) in der jeweils vorgesehen Beschichtung vorzunehmen.
Grundsätzlich ist bei der Auswahl der entsprechenden Materialien darauf zu achten, dass diese die entsprechenden Anforderungen hinsichtlich toxikologischer, geschmacklicher und lebensmittelrechtlicher Gesichtspunkte erfüllen.

Claims

Elastisch verformbarer Verschluss mit im Wesentlichen zylindrischer Form aus Vollkunststoffen, auf Basis geschäumter, vernetzter oder unvernetzter Polymerer und Naturkorken ggf. Funktional-Zusätzen/Füllstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass auf Teilbereichen der Oberfläche des Verschlusses mind. eine dünne Beschichtung aus thermisch aktivierbarem Material vorgesehen ist.
Korkenförmige elastisch verformbarer Verschluss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Verschlusses durch mechanische, chemische oder physikalische Behandlungen eine mikroraue/nanoporöse Struktur aufweisen.
Elastisch verformbarer Verschluss nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das thermisch aktivierbare Material mittels energiereicher Strahlung (Laserstrahlung, Elektronenstrahlen, Mikrowellenstrahlen) aktivierbar ist.
Elastisch verformbarer Verschluss nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die dünne Beschichtung für sichtbares Licht transparent ist.
Elastisch verformbarer Verschluss nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung als Partikelfilm aus thermisch aktivierbaren Metalloxidteilchen besteht.
Elastisch verformbarer Verschluss nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Metalloxidteilchen aus reinem oder dotierten Indium-Zinnoxid oder Antimon-Zinnoxid bestehen.
Elastisch verformbarer Verschluss nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die thermisch aktivierbaren Materialien in Form von transparenten plattenförmigen Teilchen (Glimmer oder SiO2 Flakes), die mit reinem oder dotierten Zinnoxid, Indium-Zinnoxid oder Antimon-Zinnoxid beschichtet sind.
Elastisch verformbarer Verschluss nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelfilm aus intrinsisch lasersensitiven Polymer-Teilchen auf Basis von Polystyrolen, Polyphenylensulfiden, ABS, Polysulfonen, PET und/oder Polyimiden besteht.
Elastisch verformbarer Verschluss nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel als nanoskalige Teilchen in Größen von kleiner 1000nm, vorzugsweise zwischen 100 bis 500nm, insbesondere kleiner 100nm vorliegen.
Korkenförmiger elastischer verformbarer Verschluss nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung aus einem Polymerfilm aus einer Matrix aus transparenten thermisch schwer aktivierbaren Kunststoffen mit eingebetteten thermisch aktivierbaren Partikeln besteht.
Korkenförmiger elastischer verformbarer Verschluss nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Kunststoffe auf der Basis von Polyamiden, Polyolefinen, Polyoxymethylen, Polyester, Polyacrylaten, Polysiloxanen, Polyethylenwachsen und Paraffinwachsen vorgesehen werden.
Korkenförmiger elastischer verformbarer Verschluss nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass thermisch aktivierbare Teilchen gemäß einem der Ansprüche 5 bis 9 vorgesehen werden.
Korkenförmiger elastischer verformbarer Verschluss nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung aus einem intrinsisch thermosensitiven Polymerfilm aus Polystyrolen, Polyphenylensulfiden, ABS, Polysulfonen, PET und/oder Polyimiden besteht.
Korkenförmiger elastischer verformbarer Verschluss nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke des Polymerfilms 100 nm bis 100 μm beträgt.
Korkenförmiger elastischer verformbarer Verschluss nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der elastisch verformbare Verschluss durch Zusatz von Farbpigmenten eine korkähnliche bzw. beliebige andere Färbung aufweist.
Korkenförmiger elastischer verformbarer Verschluss nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der elastisch verformbare Verschluss keine Einfärbung aufweist und die Farbpigmente lediglich in der Beschichtung vorgesehen werden.