DE102008004985A1

DE102008004985A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Folienverbundes für wiederverschließbare Verpackungen

Info

Publication number: DE102008004985A1
Application number: DE200810004985
Authority: DE
Inventors: Hans-Dieter Kobusch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-01-17
Filing date: 2008-01-17
Publication date: 2009-07-23

Abstract

Bei einem Verfahren zum Herstellen eines Folienverbundes für eine wiederverschließbare Verpackung, bestehend aus einer ersten, als Tragschicht dienenden Schicht, einer zweiten, mit der Tragschicht verbundenen Klebstoffschicht und einer dritten, mit der Klebstoffschicht verbundenen Heißsiegelschicht, bei dem die Klebstoffschicht in sich trennbar und wiederverbindbar ist oder durch Wärmeeinwirkung wird, wird eine hohe Klarsichtigkeit der Verbundfolie dadurch geschaffen, dass die durch Extrusion hergestellte Tragschicht im noch heißen und nicht aufgewickeltem Zustand nach der Extrusion mit dem Klebstoff beschichtet wird und dass die als Bahnen- oder Bogenware vorliegende Heißsiegelschicht zusammen mit den beiden anderen Schichten unmittelbar nach dem Auftrag der Klebstoffschicht in einer Press-Station mit den beiden anderen Schichten zu dem Folienverbund verpresst wird.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Folienverbundes für eine wiederverschließbare Verpackung mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 9. Demnach besteht eine derartige Verpackung aus einer ersten, als Tragschicht dienende Schicht, einer zweiten, mit der Tragschicht verbundenen Klebstoffschicht und einer dritten, mit der Klebstoffschicht verbundenen Heißsiegelschicht, wobei die Klebstoffschicht in sich trennbar und wiederverbindbar ist oder durch Wärmeeinwirkung wird.
TECHNOLOGISCHER HINTERGRUND
Wiederverschließbare Verpackungen aus Kunststoffen und deren Kombinationen auch mit Papier und Aluminium, gehören seit mehreren Jahren zu den Begleitern unseres Alltags. Den Einsatz findet man vor allem im Nahrungsmittelbereich. Gattungsgemäße, aus einem Folienverbund bestehende wiederverschließbare Verpackungen sind zumindest teilweise klarsichtig, so dass der Käufer die Ware vor dem Kauf begutachten kann. Die Wiederverschließbarkeit ermöglicht es, die Verpackung so lange zu benutzen, bis der Inhalt aufgebraucht ist. Angebrochene Ware kann also vergleichsweise hygienisch wiederverpackt und, insbesondere gekühlt, zwischen zwei Teil-Inhaltsentnahmen aufbewahrt werden. Die in der Regel aus Oberteil und Unterteil bestehenden Verpackungen bestehen normalerweise aus einem tiefgezogenen Unterteil ausreichender Stabilität und einem nicht oder nur gering tiefgezogenen, vergleichsweise dünnwandigen Oberteil, so dass die Materialstärke des Oberteils üblicherweise geringer als die des Unterteils ist.
Die Tragschicht solcher Verbundfolien besteht in der Regel aus PET (Polyethylenterephthalat), welches in amorphen (A-PET) und christallinen (C-PET) Formen bekannt ist, von denen die ersteren (amorphen) glasklar und die zweiteren (christallinen) undurchsichtig sind. Das APET ist zäh mit einer guten Stoßfestigkeit, hat sehr gute Barrierewerte gegen Wasserdampf sowie Gas und ist beständig gegen Öle und Fette sowie in einem Temperaturbereich von –40 Grad Celsius und +70 Grad Celsius verwendbar. PET dichtet außerdem sehr gut ab gegen Sauerstoff, Wasser, Kohlendioxid und Stickstoff. Die Folienherstellung erfolgt durch Extrusion einer Flachfolie deren Dicke zwischen zwei Kühlwalzen kalibriert wird. Danach wird die Folie auf große Rollen aufgewickelt. Beim Thermoformen wird die Folie erhitzt, bis sie die richtige Weichheit besitzt, so dass sie danach in einem Formwerkzeug unter hohem Luftdruck/Vakuum geformt werden kann. Anschließend wird das Werkstück abgekühlt und aus der Folie ausgestanzt. Es kommen allerdings auch andere PET-Varianten zur Anwendung, wie sie als C-PET, PETG, MAPET oder G-PET bekannt sind, aber auch Folien aus PP, PA, PS, PE und vielen anderen mehr.
Als Heißsiegelschicht kann unter anderem eine PE(Polyethylen)-Schicht verwendet werden. Zwar ist auch die Verwendung von streifenförmigem Heißsiegelmaterial denkbar, jedoch wird eine vollflächige Kaschierung der Tragschicht mit der Heißsiegelschicht bevorzugt, da sich die Größen und Formen der Verpackungen immer wieder ändern. Die Heißsiegelschicht ist dann der produktberührten Seite der Verpackung zugeordnet.
Ein typischer Schichtaufbau für eine solche wiederverschließbare Verpackung, wie man sie heute am Markt findet, ist in 1 dargestellt.
Diese Verpackungen werden in mehreren Verarbeitungsstufen, speziell was das Einbringen der Kleberschicht (Adhäsivschicht) in das Foliensystem betrifft, hergestellt. Das Prinzip des Wiederverschlusses ist in 2 dargestellt. Dabei kann die Kleberschicht in die Oberfolie (Deckel) oder in die Unterfolie (Mulde) eingebracht werden. Aus Kostengründen und wegen nur unwesentlicher Verbesserung wird in der Regel nur eine der beteiligten Folienkombinationen mit der Kleberschicht (Adhäsivschicht) ausgestattet.
Um die Tragschicht und die Heißsiegelschicht trennbar und wiederverschließbar miteinander zu verbinden, ist also eine Kleberschicht zwischenzufügen. Bisher ist es üblich, eine Tragschichtfolie von einem ersten Wickel und eine Heißsiegelschichtfolie von einem zweiten Wickel abzuziehen und die beiden Folien gemeinsam durch einen Walzenspalt zu fahren, oberhalb dessen der Kaschierkleber mittels einer Schlitzdüse zwischen die beiden noch nicht verbundenen Folienbahnen eindosiert wird. Durch das Kaschieren verliert der Folienverbund an Klarsichtigkeit gegenüber dem Urzustand der reinen Tragschichtfolie und der reinen Siegelschichtfolie. Außerdem ist der Kostenaufwand für den Kaschierkleber relativ groß.
Es wurde daher versucht, auf einen Kaschierkleber zu verzichten, indem die Tragschichtfolie unmittelbar bevor sie durch einen Walzenspalt geführt wird, mit schmelzheißem Polyethylen bei etwa 250° Celsius beschichtet wird. In dem Walzenspalt wird die heißflüssig beschichtete Tragfolie kalibriert und der so entstehende Folienverbund wird nach einer Kühlstrecke aufgewickelt. Auf diese Weise kann zwar auf den Kaschierkleber verzichtet werden, doch ist die Klarsichtigkeit noch weniger ausgebildet als bei Verwendung eines Kaschierklebers zum Kaschieren von kalten Folien.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Verbundfolie hoher Klarsichtigkeit zu schaffen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 vorgeschlagen. Die Erfindung basiert dabei auf dem Grundgedanken, die Heißsiegelschicht als fertige Folie mit einer frisch extrudierten, das heißt im heißen und noch nicht aufgewickeltem Zustand sich befindenden Tragmaterialschicht unter Zwischenfügung einer Kaschierschicht unter Druck zu verbinden. Die so erhaltene Verbundfolie ist überraschender Weise außerordentlich klarsichtig und der Kaschierklebstoff wird nicht oder nicht allzu sehr in seiner Kaschierfähigkeit beschädigt, so dass eine Delamination der Tragschicht von der Heißsiegelschicht oder umgekehrt beim späteren Aufreißen der Verpackung nur am Heißsiegelrand, nicht aber in der übrigen Fläche stattfindet. Ein weiterer erheblicher Vorteil besteht in dem äußerst geringen Verbrauch an Kaschierklebstoff im Vergleich zum Klebstoffbedarf beim Kaschieren von zwei Folienbahnen aus bereits fertig reagiertem Kunststoffmaterial. Typische Kaschierklebstoffverbräuche liegen in der Größenordnung von 2–60 g/m², und vorzugsweise von 4–14 g/m² und besonders bevorzugt in der Größenordnung von 12 g/q/m² und weniger.
Es ist nun auf verschiedene Weise möglich, die Erfindung auszuführen:
Wenn das frisch extrudierte, vorzugsweise aber noch nicht zu Ende reagierte Tragschichtmaterial auf eine Zwischentemperatur vorgekühlt wird, ist es dadurch nicht nur einfacher handhabbar und z. B. durch einen Walzenspalt führbar, sondern es können auch Kaschierklebstoffe verwendet werden, die bei Extrusionstemperatur des Tragschichtmaterials vorgeschädigt würden. Typische Temperaturen des noch heißen Trag schichtmaterials liegen zwischen 50 Grad Celsius und 120 Grad Celsius, vorzugsweise zwischen 70 und 90 Grad Celsius und besonders bevorzugt bei 80 Grad Celsius.
Wenn die der Kaschierstation als fertige Bahnen- oder Bogenware zugeführte Heißsiegelschicht vor oder bei ihrem Eintritt in die Kaschierstation in Maßen temperiert wird, kann dadurch das Kaschierergebnis hinsichtlich der Transparenz und/oder des Kaschierklebstoffverbrauchs weiter optimiert werden. Typische Vorwärmtemperaturen liegen zwischen 30 Grad Celsius und 50 Grad Celsius vorzugsweise in der Größenordnung von 40 Grad Celsius.
Die Dicke der extrudierten, noch heißen Tragschicht kann sich je nach Bedarf, z. B. in Abhängigkeit von ihrer Verwendung als Schale oder als Abdeckfolie einer Verpackung in weitem Umfang ändern.
Um Anhaftungsprobleme der noch heißen Tragschicht beim Verpressen zu begrenzen, kann die Pressvorrichtung insbesondere der Mantel der von der Tragschicht berührten Presswalze antihaftbeschichtet sein. Es ist aber auch denkbar, die noch heiße Tragschicht nach ihrer Extrusion nur von einer Seite gezielt abzukühlen oder stärker als die andere Oberfläche abzukühlen, wobei eine solche Abkühlung auf der späteren Folienaußenseite die Weiterverarbeitung, wie das anschließende Aufwickeln vereinfacht. Beim gezielten Oberflächenkühlen der Tragschicht auf der vom Kaschierklebstoff berührten Schichtseite kann die Oberflächentemperatur an den Bedarf des Kaschierklebstoffs angepasst werden. Eine Oberflächenkühlung kann sowohl mit Luft als auch durch Kontakt mit einer oberflächengekühlten teilumschlungenen Umlenkwalze erfolgen.
Wenn in einer als Walzspalt ausgebildeten Pressstation eine oder beide Presswalzen temperiert werden, kann dadurch einem Verziehen der Verbundfolie auf Grund unterschiedlicher Schichttemperaturen entgegengewirkt werden. Die so hergestellte Verbundfolie kann nachfolgend aufgewickelt oder sogleich zu einer Verpackung weiterverarbeitet werden. Nach dem Tiefziehen der als Schale verwendeten, in der Regel etwas dickeren Verbundfolie kann die Schale sogleich mit Gut gefüllt oder zwischengelagert werden. Nach einem Befüllvorgang wird die in der Regel etwas dünnere Abdeckfolie auf den Schalenrand aufgelegt und in üblicher Weise streifenförmig umlaufend heiß versiegelt. Dabei verändert der Kaschierklebstoff unter der Wärmeeinwirkung seine Struktur derart, dass er sich unter Zugeinwirkung aufspalten und unter Druckeinwirkung wieder klebend verbinden lässt. Die ursprüngliche Dichtigkeit der Verpackung wird aber erst dadurch aufgehoben, dass die Heißsiegelschicht an der produktzugewandten Berührungsnaht zwischen Oberteil und Unterteil in bekannter Weise abreist. Der Verbundfolienaufbau von Oberteil und Unterteil kann sich auch voneinander unterscheiden.
Eine Vorrichtung eines gattungsgemäßen Folienverbundes weist eine Extrudierstation zum Herstellen einer Tragschicht, eine nachfolgende Temperierstrecke, eine Zuführeinrichtung für eine fertige Heißsiegelfolie sowie eine Schlitzdüse zum Auftragen eines Kaschierklebstoffes zwischen beiden Folienschichten und eine im Bahnenverlauf nachfolgend angeordnete Press-Station auf.
Um sowohl konventionell hergestellte als auch erfindungsgemäß hergestellte Verbundfolien auf ein und derselben Fertigungsstraße herstellen zu können, ist die Breitschlitzdüse für den Kaschierklebstoff quer zur Bahnlauf- oder Transportrichtung der Heißsiegelfolie zwischen einer Kaschierposition und einer außerhalb der Folienbahn positionierten Warteposition verfahrbar.
Zum Herstellen verschiedener Verbundfolien ist die Breitschlitzdüse bzw. der Kaschierklebstoff temperierbar, mengenmäßig dosierbar und/oder in seiner Auftragsbreite veränderbar.
Die vorgenannten sowie die beanspruchten und in den Ausführungsbeispielen beschriebenen erfindungsgemäß zu verwendenden Bauteile unterliegen in ihrer Größe, Formgestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeption keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so dass die in dem Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung und Tabelle, in der – beispielhaft – ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Herstellen eines Folienverbundes für eine wiederverschließbare Verpackungdargestellt ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINES AUSFÜHRUNGSBEISPIELES
Es handelt sich um ein einstufiges Verfahren (Ablauf und Prinzipfigur 3) bei dem die noch heiße gegossene Trägerfolie aus Kunststoff (z. B.: A-PET, G-PET, C-PET, PP, PA PS, PE, ...) in der Extrusionslinie direkt nach dem Gießen und ggf. einer Haftschichtvorbereitung mit einem Kleber (Adhäsivschicht) in Auftragsstärken, je nach Anwendung, von 2–60 g/m² beschichtet wird. Eine zweite Folienbahn, üblicherweise Polyethylen, Polypropylen oder ein bedruckter bzw. unbedruckte Verbundfolienkombination aus mehreren Kunststoffen auch in Verbindung mit Papier oder Aluminium läuft zur Abdeckung von einer Abrollung zu. Dabei ist es wichtig, dass die zu siegelnde Seite dem Kleber zugewandt ist. Der Kleber wird schützend eingebettet und nachfolgend augewickelt. Die fertige Verbundfolie ist nach dem Schneiden, eventuellem Aufteilen in mehrere Bahnen und dem Ablängen auf die Endrollenlänge direkt durch den Abpacker einsetzbar.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Folienverbundes für eine wiederverschließbare Verpackung, bestehend aus einer ersten, als Tragschicht dienenden Schicht, einer zweiten, mit der Tragschicht verbundenen Klebstoffschicht und einer dritten, mit der Klebstoffschicht verbundenen Heißsiegelschicht, bei dem die Klebstoffschicht in sich trennbar und wiederverbindbar ist oder durch Wärmeeinwirkung wird, dadurch gekennzeichnet, dass die durch Extrusion hergestellte Tragschicht im noch heißen und nicht aufgewickeltem Zustand nach der Extrusion mit dem Klebstoff beschichtet wird und dass die als Bahnen- oder Bogenware vorliegende Heißsiegelschicht zusammen mit den beiden anderen Schichten unmittelbar nach dem Auftrag der Klebstoffschicht in einer Press-Station mit den beiden anderen Schichten zu dem Folienverbund verpresst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das frisch extrudierte, vorzugsweise aber noch nicht zu ende reagierte Tragschichtmaterial vor dem Kaschieren auf eine Zwischentemperatur vorgekühlt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die noch heiße Tragschicht nach ihrer Extrusion nur von einer Seite gezielt abgekühlt oder von einer stärker abgekühlt wird als an der gegenüberliegenden Oberfläche.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischentemperatur zwischen 50° Celsius und 120° Celsius, vorzugsweise zwischen 70° und 90° Celsius und, besonders bevorzugt, bei 80° Celsius liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die der Kaschierstation als fertige Bahnen- oder Bogenware zugeführte Heißsiegelschicht vor oder bei ihrem Eintritt in die Kaschierstation in Maßen temperiert wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorwärmtemperatur 30° bis 50° Celsius, vorzugsweise etwa 40° Celsius beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des Kaschierklebstoffes je qm der Verbundfolie zwischen 2 und 60 g, vorzugsweise zwischen 10 g und 14 g und besonders bevorzugt in der Größenordnung von 12 g liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Pressmittel der Pressstation, insbesondere eine oder beide Presswalzen, die einen Walzenspalt bilden, temperiert werden.
Vorrichtung zum Herstellen eines Folienverbundes für eine wiederverschließbare Verpackung, bestehend aus einer ersten, als Tragschicht dienenden Schicht, einer zweiten, mit der Tragschicht verbundenen Klebstoffschicht und einer dritten, mit der Klebstoffschicht verbundenen Heißsiegelschicht, bei dem die Klebstoffschicht in sich trennbar und wieder verschließbar ist oder durch Wärmeeinwirkung wird, mit einer Extrusionsstation zum Herstellen einer Tragschicht, einer nachfolgenden Temperierstrecke für die frische Tragschicht, einer Zuführeinrichtung für eine fertige Heißsiegelfolie sowie mindestens einer Schnittdüse zum Auftragen eines Kaschierklebstoffes zwischen beiden Folienschichten und einer im Bahnenverlauf nachfolgend angeordneten Press-Station.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Breitschlitzdüse für den Kaschierklebstoff quer zur Bahnlauf- oder Transportrichtung der Heißsiegelfolie zwischen einer Kaschierposition und einer außerhalb der Folienbahn positionierten Warteposition verfahrbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressstation einen Walzenspalt aufweisende Presswalzen aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Pressflächen der Pressstation antihaftbeschichtet ist.