DE102015109974A1

DE102015109974A1 - Verfahren zum Herstellen eines metallhaltigen Laminats sowie ein mit einem solchen Verfahren hergestelltes Laminat und dessen Verwendung

Info

Publication number: DE102015109974A1
Application number: DE102015109974.8A
Authority: DE
Inventors: Andreas Michalsky
Original assignee: Huhtamaki Flexible Packaging Germany GmbH and Co KG
Current assignee: Huhtamaki Flexible Packaging Germany GmbH and Co KG
Priority date: 2015-06-22
Filing date: 2015-06-22
Publication date: 2016-12-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Laminats mit einer metallischen oder metallhaltigen Schicht, insbesondere eines Aluminiumlaminats, wobei die metallische oder metallhaltige Schicht ein- oder bevorzugt beidseitig mit wenigstens je einer Kunststoffschicht beschichtet ist, wobei die metallische oder metallhaltige Schicht vor und/oder während und/oder nach einem in Kontakt bringen der wenigstens einen Kunststoffschicht mit der metallischen oder metallhaltigen Schicht einem elektromagnetischen Wechselfeld, insbesondere einem Hochfrequenzfeld, ausgesetzt wird sowie ein mit einem solchen Verfahren hergestelltes Laminat und dessen Verwendung für Verpackungszwecke.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Laminats gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, ein mit einem solchen Verfahren hergestelltes Laminat gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 13 und die Verwendung eines solchen Laminats gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 14.
Verfahren zum Herstellen von Laminaten, insbesondere von metallhaltigen Laminaten, wie beispielsweise Aluminium-Laminaten, sind seit geraumer Zeit bekannt und werden beispielsweise zur Herstellung von sterilisierbaren Laminaten angewandt, die beispielsweise in der Verpackungsindustrie verwendet werden. Im Zuge der Herstellung solcher Laminat wird eine Aluminium-Schicht mittels einer Kleberkaschierung mit einem Kunststoff, wie beispielsweise Polypropylen oder Polyethylen, beschichtet. Eine Alternative zu einer solchen Kleberkaschierung besteht in einer Extrusionsbeschichtung der Aluminiumfolie mit dem Kunststoff, beispielsweise Polypropylen- oder Polyethylen-Folien.
Ein Nachteil dieser bisherigen Extrusionsbeschichtungs- oder Kaschier-Verfahren besteht darin, dass die jeweilige Kunststofffolie, wie beispielsweise Polypropylen- oder Polyethylen-Folie, zur Haftung an der Aluminium-Folie einen Haftvermittler benötigt, der seinerseits eine Wärmeaktivierung erfordert. Aus diesem Grund durchlaufen derartige bislang bekannte Folien speziell zu diesem Zweck installierte Trockenkanäle, in welchen die Laminatschichten von außen durch Infrarotstrahler, Heißluftströme oder andere Wärmequellen erwärmt werden, so dass die Haftvermittlerschicht, die sich zwischen der Aluminiumfolie und der Kunststoffschicht befindet, ausreichend erwärmt wird, so dass der Haftvermittler aktiviert wird und die jeweilige Kunststoffschicht mit der Aluminiumfolie stabil verbindet.
Neben einem hohen Energieverbrauch bringt dieses Verfahren den weiteren Nachteil mit sich, dass die gesamte Schichtstruktur, d. h. der gesamte Folienaufbau erwärmt wird, was zu einer ungerichteten starken Erwärmung alle Schichten des Laminats führt. Dies wird dadurch verstärkt, dass weiter außen liegende Kunststoffschichten in aller Regel keine gute, sondern allenfalls eine mittlere Wärmeleitfähigkeit besitzen. Durch die starke Erwärmung besteht die Gefahr, dass der Folienaufbau der Kunststoffschicht einerseits, jedoch auch der gesamte, unter Umständen mehrschichtige, Schichtenverbund geschädigt wird und dass beispielsweise Inhomogenitäten in der Schichtdicke der Kunststoffschicht(en) sowie Falten und Schrumpfung auftreten können. Die benötigten Extrusionsanlagen sind somit sehr aufwändig ausgelegt, haben einen hohen Energieverbrauch und führen zu einer hohen Energieeinwirkung auf das gesamte Laminat, was nicht nur teuer ist, sondern auch zu einer Laminatschädigung und Ausschuss führen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches die vorgenannten Probleme vermeidet und eine kostengünstige, gegenüber dem Stand der Technik schnellere und schonendere Herstellung eines metallhaltigen Laminats, insbesondere Aluminium-Laminats, ermöglicht, bei welchem jeweilige Kunststoffschichten sicher und dauerhaft mit einer Metallfolie, insbesondere Aluminiumfolie, verbunden werden, wobei bei einem, gegenüber dem Stand der Technik reduzierten Energieverbrauch auch eine vollständige Erwärmung des Laminats auf eine Reaktionstemperatur des Haftvermittlers vermieden wird. Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein mit einem solchen Verfahren hergestelltes Laminat und dessen Verbindung anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1, ein Laminat gemäß Patentanspruch 13 und die Verwendung eines solchen Laminats gemäß Patentanspruch 14 gelöst.
Insbesondere wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Herstellen eines Laminats mit einer metallischen oder metallhaltigen Schicht, insbesondere eines Aluminiumlaminats gelöst, wobei die metallische oder metallhaltige Schicht ein- oder bevorzugt beidseitig mit wenigstens hier einer Kunststoffschicht beschichtet ist, wobei die metallische oder metallhaltige Schicht vor und/oder während und/oder nach einem in Kontakt bringen der wenigstens einen Kunststoffschicht mit der metallischen oder metallhaltigen Schicht einem elektromagnetischen Wechselfeld, insbesondere einem Hochfrequenzfeld, ausgesetzt wird.
Ein wesentlicher Punkt der Erfindung liegt darin, dass die metallische oder metallhaltige Schicht, die im Weiteren als Metallschicht bezeichnet wird, vor und/oder während und/oder nach einem in Kontakt bringen mit einer weiteren Schicht konditioniert wird, in dem die Metallschicht einem elektromagnetischen Wechselfeld, dass beispielsweise ein Hochfrequenzfeld sein kann, ausgesetzt wird. Durch diese Konditionierung wird die Metallschicht mehr oder weniger erwärmt, so dass die Metallschicht aufgrund ihrer guten Wärmeleitfähigkeit einerseits im Bereich des Hochfrequenzfeldes homogen und gleichmäßig erwärmt wird und diese Wärme andererseits an die unmittelbar mit der Metallschicht in Kontakt befindliche bzw. zu bringende Kunststoffschicht abgeben und diese Kunststoffschicht, insbesondere in der Grenzschicht zur Metallschicht, erwärmen kann.
Erfindungsgemäß kann die Metallschicht vor einem in Kontakt bringen der Metallschicht mit der Kunststoffschicht bestrahlt und dadurch erwärmt werden, so dass die Metallschicht bei einem Zusammentreffen mit der Kunststoffschicht bereits vorgewärmt ist.
Eine Kunststoffschicht an einer Metallschicht in der Regel haftet nur dann gut, wenn entweder ein Haftvermittler oder Primer, wie beispielsweise ein Silan oder MAA, zwischen der Kunststoffschicht und der Metallschicht angeordnet ist oder wenn die Kunststoffschicht in warmem Zustand in Kontakt mit der Metallschicht gebracht wird.
Dadurch, dass die Metallschicht erfindungsgemäß in bereits vorgewärmt Zustand in Kontakt mit der Kunststoffschicht gebracht wird, ist es möglich die Kunststoffschicht, respektive Schmelze, auf eine niedrigere Temperatur zu erwärmen als dies bislang nötig war, um eine gute Haftung der Kunststoffschicht an der Metallschicht zu erreichen. Dieser Effekt basiert darauf, dass die Metallschicht, die ein guter Wärmeleiter ist und deshalb unmittelbar bei einem in Kontakt Kommen mit der warmen Kunststoffschicht zu einer Ableitung der Wärme aus der Kunststoffschicht führt, erfindungsgemäß vorgewärmt ist, so dass der Temperaturgradient zwischen warmer Metallschicht und warmer Kunststoffschicht geringer als bislang beim Stand der Technik üblich ist und deshalb erfindungsgemäß keine oder nur eine geringe Wärmeableitung aus der Kunststoffschicht erfolgt.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann die Metallschicht auch während eines in Kontakt bringen sich mit der wenigstens einen Kunststoffschicht mit einem elektromagnetischen Wechselfeld bestrahlt werden. Diese alternative Ausführungsform der Erfindung ermöglicht eine „just-in-time”-Erwärmung der Metallschicht während die wenigstens eine Kunststoffschicht mit der Metallschicht in Kontakt gebracht wird. Dies ist beispielsweise dann besonders vorteilhaft, wenn es sich bei der Kunststoffschicht um eine Haftvermittler- oder Klebstoffschicht handelt, die durch Wärme aktiviert werden muss, um eine gute oder verbesserte Haftkraft auszubilden. Durch die „just-in-time”-Erwärmung der Metallschicht gibt diese genau zum Zeitpunkt der Aufbringung der Haftvermittler- oder Klebstoffschicht Wärme an Letztere ab, so dass die Haftvermittler- oder Klebstoffschicht aktiviert wird.
Auch im Falle einer Aufbringung einer anderen Kunststoffschicht, beispielsweise eines Polymers, wie beispielsweise Polyethylen, Polypropylen oder Polyethylenterephtalat oder eines anderen Kunststoffs, ist eine Bestrahlung der Metallschicht mit einem elektromagnetischen Wechselfeld während eines in Kontakt bringens der Metallschicht mit der Kunststoffschicht vorteilhaft, da die Kunststoffschicht in diesem Fall, sofern diese vorerwärmt ist, durch den Kontakt mit der Metallschicht aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit der Metallschicht und der damit verbundenen Wärmeableitung aus der Kunststoffschicht, nicht unmittelbar abkühlt und hierbei unter Umständen schrumpft, sondern im weiteren Verlauf zusammen mit der Metallschicht abkühlt.
Sofern die Metallschicht mit einer nicht vorerwärmten Kunststoffschicht in Kontakt gebracht wird, bietet eine Bestrahlung der Metallschicht mit einem elektromagnetischen Wechselfeld und einer damit einhergehenden Erwärmung der Metallschicht, ebenso einen erfindungsgemäßen Vorteil, da eine Kunststoffschicht besser an einer erwärmten Oberfläche haftet, als an einer kalten Oberfläche. Da im Falle einer Erwärmung der Metallschicht zumindest die Grenzfläche zu der Kunststoffschicht sehr schnell erwärmt wird, ist auf diese Weise eine gute Haftung der Kunststoffschicht an der Metallschicht gewährleistet.
Des Weiteren kann die Metallschicht auch nach einem in Kontakt bringen mit der Kunststoffschicht einem elektromagnetischen Wechselfeld ausgesetzt werden. Dies ist beispielsweise dann sinnvoll, wenn das Laminat aus mehreren Laminatschichten zusammengesetzt ist, die durch ein Aufbringen von Druck, beispielsweise anhand eines Walzenpaares, durch welches das Laminat geführt wird, miteinander verfestigt werden. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn eine in dem Laminat vorgesehene Metallschicht erfindungsgemäß einem elektromagnetischen Wechselfeld ausgesetzt und dadurch erwärmt wird, da hierdurch wiederum die Haftung der Kunststoffschicht an der Metallschicht verbessert und/oder eine gegebenenfalls an der Metallschicht angeordnete Haftvermittler- oder Klebstoffschicht aktiviert und hierdurch wiederum deren Haftwirkung verbessert wird.
Es sei an dieser Stelle betont, dass eine Bestrahlung der Metallschicht mit einem elektromagnetischen Wechselfeld, insbesondere einem Hochfrequenzfeld, auch vor, während und nach einem in Kontakt bringen der Metallschicht mit einer oder mehreren Kunststoffschicht(en) möglich ist. Eine solche Kombination kann dann vorteilhaft sein, wenn es sinnvoll ist eine erhöhte Temperatur der Metallschicht über einen längeren Zeitraum aufrechtzuerhalten, beispielsweise wenn ein lösungsmittelhaltiger Klebstoff verwendet wird, mit welchem weitere Kunststoffschichten oder Metallschichten an der ersten Metallschicht angebracht werden sollen. Durch die Aufrechterhaltung einer erhöhten Temperatur an der ersten Metallschicht kann das Lösungsmittel des lösungsmittelhaltigen Klebstoffs verdampft werden, so dass eine schnellere Fügung der Laminatschichten möglich ist.
Ein wesentlicher Punkt der Erfindung besteht in jedem Fall darin, dass eine Erwärmung der Grenzschicht zwischen der Metallschicht und der/den ein- oder beidseitig an der Metallschicht anliegenden Kunststoffschicht(en) nicht von außen, d. h. durch die jeweilige Kunststoffschicht hindurch, sondern von innen, d. h. von der Metallschicht ausgehend erfolgt. Diese erfindungsgemäße Vorgehensweise bringt zahlreiche Vorteile mit sich; so ist es erfindungsgemäß nicht mehr notwendig die oder gegebenenfalls mehrere Kunststoffschicht(en) soweit zu erwärmen, dass an der Grenzfläche zwischen der Metallschicht und der daran anliegenden Kunststoffschicht ausreichend Wärme zur Verfügung steht, um eine Aktivierung eines Haft- oder Klebstoff zu ermöglichen bzw. den an der Metallschicht anliegenden Kunststoff so weit zu erwärmen, dass dieser eine ausreichende Klebrigkeit an der Metallschicht ausbildet, wie dies beim Stand der Technik bislang immer notwendig war. Dieser erfindungsgemäße Vorteil ist von besonderer Bedeutung, da die verwendeten Kunststoffe schlechte Wärmeleitfähigkeit aufweisen, so dass zur Erreichung einer ausreichend hohen Temperaturen der Grenzfläche zwischen der Metallschicht und der daran anliegenden Kunststoffschicht eine sehr hohe Erwärmung der Kunststoffschicht von außen notwendig ist, was die Gefahr birgt, dass die Kunststoffschicht aufgrund der hohen Temperatur geschädigt wird oder Falten wirft oder einer Schrumpfung unterliegt.
Ein weiterer Vorteil dieser erfindungsgemäßen Vorgehensweise liegt ferner darin, dass durch eine induktive Erwärmung der Metallschicht mittels eines elektromagnetischen Wechselfeldes die Metallschicht sehr schnell und mit verhältnismäßig geringer Energie erwärmt werden kann und diese Energie in Form von Wärme ebenfalls sehr schnell und unmittelbar in die Grenzfläche zwischen der Metallschicht und der daran anliegenden Kunststoffschicht abgeben kann. Somit entsteht die benötigte Wärme erfindungsgemäß unmittelbar an dem Ort, an dem sie benötigt wird, ohne dass Bereiche der Kunststoffschicht, die prinzipiell nicht erwärmt werden müssten, einer unnötigen Erwärmung ausgesetzt werden. Auf diese Weise kann eine potentielle Schädigung der Kunststoffschicht erfindungsgemäß vermieden werden.
Da erfindungsgemäß somit deutlich weniger „Masse” erwärmt werden muss, ist das erfindungsgemäße Verfahren erheblich energieeffizienter als aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren zur Herstellung von Laminaten, bei welchen die notwendige Wärmeenergie von außen auf das Laminat und erst durch Wärmeleitung durch die äußeren Laminatschichten hindurch bis in die Grenzschicht zwischen Metallschicht und der daran anliegenden Kunststoffschicht gebracht wird.
Darüber hinaus ist es erfindungsgemäß möglich auf bislang notwendige Trockenkanäle, IR-Strahler und/oder extrem heiße Extrusionsmassen zu verzichten, da die hierdurch in das Laminat eingebrachte Wärmeenergie erfindungsgemäß nicht mehr notwendig ist, da die tatsächlich benötigte Wärme durch Induktion unmittelbar in der Metallschicht erzeugt wird und, je nach Einzelfall, in Kombination mit einer warmen Extrusionsmasse zur Wirkung kommt. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemäße Verfahren nach Wunsch auch in Kombination mit bislang bekannten Wärmequellen, wie beispielsweise Trockenkanälen oder IR-Strahlern, verwendet werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird die wenigstens eine Kunststoffschicht während und/oder nach einem in Kontakt bringen mit der metallischen oder metallhaltigen Schicht gekühlt. Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung können nicht nur die mit der Metallschicht in Kontakt befindliche Kunststoffschicht, sondern auch weitere auf die mit der Metallschicht in Kontakt befindliche Kunststoffschicht aufgebrachte Schichten gekühlt werden. Die Kühlung der oder dieser Kunststoffschicht(en) erfolgt von der Außenseite des Laminats anhand eines Luftstroms oder anhand von Kühlwalzen, über welche das Laminat geführt wird. Hierbei ist entweder eine einseitige oder eine zweiseitige Kühlung des Laminats, jeweils von der Metallschicht aus betrachtet, möglich.
In vorteilhafter Weise kann durch die Kühlung des Laminats, respektive der jeweiligen Laminatschichten, eine etwaige Schädigung der jeweiligen Kunststoffschicht(en) aufgrund eines eventuellen Wärmetransfers aus der Grenzschicht zwischen der Metallschicht und der daran anliegenden Stoffschicht vermieden werden.
Erfindungsgemäß ist die Kunststoffschicht aus einem oder mehreren der folgenden Substanzen bzw. Stoffgruppen ausgewählt:

– einem Polymer, insbesondere aus einem Polyolefin, beispielsweise einem Polyethylen, Polypropylen, Polyethylenterephtalat, Polyamid und/oder einem Ionomer, und/oder
– einem Haftvermittler, insbesondere Ethylene-Acrylsäure-Copolymer (EAA), Methacrylsäureamid (MM), und/oder
– einem Ein- oder Zweikomponenten-Klebstoff, beispielsweise Kaschierklebstoff, insbesondere Polyesterharz (UP-Harz), Epoxidharz (EP-Harz) und/oder einem Methylmethacrylatklebstoff.

Als besonders vorteilhaft hat sich das erfindungsgemäße Verfahren im Falle der Verwendung von Haftvermittler und/oder Klebstoff erwiesen, da zur Verbindung einer Metallfolie mit einem Polymer üblicherweise ein wärmeaktivierbarer Haftvermittler und/oder Klebstoff verwendet wird. Da dieser Haftvermittler und/oder Klebstoff unmittelbar an der Metallschicht anliegt, ist eine induktive Erwärmung der Metallschicht, wie dies die Erfindung vorschlägt, äußerst vorteilhaft, da der Haftvermittler bzw. Klebstoff auf diese Weise unmittelbar und ohne eine prinzipiell unnötige Erwärmung der Polymerschicht durch Wärmeleitung aus der Metallschicht erwärmt und dadurch aktiviert werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird das in Kontakt bringen der wenigstens einen Kunststoffschicht mit der metallischen oder metallhaltigen Schicht mittels eines Auftrags eines lösungsmittelhaltigen Beschichtungsfluids oder mittels Extrusion oder, im Falle der Aufbringung mehrerer Polymerschichten, mittels Coextrusion durchgeführt.
Sofern die wenigstens eine Kunststoffschicht in Form eines lösungsmittelhaltigen Beschichtungsfluids auf die Metallschicht aufgebracht wird, unterstützt die induktive Erwärmung der Metallschicht eine Verdunstung des Lösungsmittels des Beschichtungsfluids. Diese Art der Aufbringung wird in vorteilhafter Weise zur Aufbringung eines Haftvermittlers oder Klebstoff verwendet. Vor einer Aufbringung einer weiteren Schicht auf die jeweilige Haftvermittler- oder Klebstoffschicht, muss zunächst das Lösungsmittel verdampft werden, um eine etwaige Blasenbildung zu vermeiden. Diese Verdampfung des Lösungsmittels wird durch die Erwärmung der Metallschicht beschleunigt, da das Lösungsmittel im Falle einer induktiven Erwärmung der Metallschicht quasi von unten nach oben erwärmt wird, wobei das Lösungsmittel ungehindert nach oben aus der Beschichtungsfluidschicht verdampfen kann. Demgegenüber wurde das Lösungsmittel eines lösungsmittelhaltigen Beschichtungsfluids gemäß dem Stand der Technik bislang dadurch entfernt, dass die jeweilige Trägerschicht zusammen mit dem darauf aufgebrachten lösungsmittelhaltigen Beschichtungsfluids durch einen Trocknungskanal gefahren wurde, in welchem die Beschichtungsfluidschicht von oben, respektive von außen, erwärmt wurde, um das Lösungsmittel zu verdampfen. Hierbei verdampfte zunächst das an der Oberfläche der Beschichtungsfluidschicht vorhandene Lösungsmittel, wodurch sich ein oberflächlicher Film bildete, der eine weitere Verdampfung von Lösungsmittel behinderte. Dies führte zu einer verzögerten Trocknung der Beschichtungsfluidschicht, respektive der damit aufgebrachten Haftvermittler- bzw. Klebstoffschicht. Dieser Nachteil kann durch das erfindungsgemäße Verfahren vermieden werden, da die Beschichtungsfluidschicht hierbei von innen nach außen trocknet, ohne dass sich ein die Verdunstung störender oberflächlicher Film auf dieser Schicht bildet.
Im Falle der Verwendung einer Extrusion oder Coextrusion zum Aufbringen von einer oder mehreren Kunststoffschichten auf die Metallschicht kann die jeweilige Extrusionstemperatur aufgrund der induktiv erwärmten Metallschicht reduziert sein, da eine Wärmeableitung aus der an der Metallschicht anliegenden Kunststoffschicht durch einen reduzierten Temperaturgradienten zwischen der Metallschicht und der daran anliegenden Kunststoffschicht erfindungsgemäß vermindert oder ganz vermieden wird.
In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass die Metallschicht erfindungsgemäß vor einem in Kontakt bringen mit einer daran anliegenden Kunststoffschicht, im Zuge des in Kontakt bringens mit einer Kunststoffschicht und nach dem Anbringen einer solchen Kunststoffschicht induktiv erwärmt werden kann. Auf diese Weise kann die Metallschicht bereits vor einem Kontakt mit einer daran aufzubringenden Kunststoffschicht vorgewärmt sein. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn entweder ein lösungsmittelhaltigen Klebstoff oder Haftvermittler, bei welchem das Lösungsmittel verdampft werden muss oder aber ein auf die Metallschicht aufextrudierter Kunststoff verwendet wird, der im Falle einer Verwendung einer vorgewärmt Metallschicht, eine geringere Temperatur als beim Stand der Technik bislang notwendig, aufweisen kann.
Die induktive Erwärmung der Metallschicht kann während und nach der Beschichtung mit der Kunststoffschicht aufrechterhalten werden, beispielsweise um die Reaktion eines Haftvermittlers oder Klebstoff zu beschleunigen und/oder aufrecht zu erhalten, oder um den Verbund aus Metallschicht und Kunststoffschicht, respektive das Laminat, langsam abzukühlen. Zu diesem Zweck ist es möglich die Frequenz und/oder die Leistung des elektromagnetischen Wechselfelds in Maschinenrichtung zu variieren, d. h. nach Wunsch zu erhöhen oder zu reduzieren, um den Grad der induktiven Erwärmung der Metallschicht und damit der Grenzfläche zwischen der Metallschicht und der daran anliegenden Kunststoffschicht zu erhöhen oder zu vermindern. Zu diesem Zweck sind die Frequenz und/oder die Leistung des elektromagnetischen Wechselfelds in Maschinenrichtung erfindungsgemäß steuerbar, insbesondere stufenlos oder graduell, steuerbar.
Erfindungsgemäß hat das elektromagnetische Wechselfeld eine Frequenz im Bereich von 100 kHz bis 400 kHz, vorzugsweise im Bereich von 200 kHz bis 350 kHz und besonders bevorzugt im Bereich von 300 kHz ± 25 kHz.
Die Leistung des elektromagnetischen Wechselfelds liegt erfindungsgemäß im Bereich von 5 kW bis 100 kW, vorzugsweise im Bereich von 8 kW bis 80 kW und besonders bevorzugt im Bereich von 10 kW bis 50 kW.
Die Längsausdehnung des elektromagnetischen Wechselfelds liegt erfindungsgemäß in Maschinenrichtung gemessen im Bereich von 0,001 m bis 10 m, vorzugsweise im Bereich von 0,01 m bis 5 m und besonders bevorzugt im Bereich von 0,05 m bis 1 m.
Des Weiteren kann sich das elektromagnetische Wechselfeld entweder über die gesamte Bandbreite des herzustellen Laminats oder über vorbestimmte, insbesondere linien- und/oder streifenförmige, Bereiche des herzustellen Laminats erstrecken, die im Wesentlichen parallel zur Maschinenrichtung verlaufen. Auf diese Weise ist es möglich die Metallschicht des erfindungsgemäß herzustellenden Laminats entweder flächig oder gemäß einem vordefinierten Muster zu erwärmen. Auf diese Weise kann beispielsweise eine vollflächige Aktivierung eines Haftvermittlers und/oder Klebstoff erfolgen, um eine vollflächige Verklebung einer Polymerschicht oder einer weiteren Metallschicht mit der ersten Metallschicht zu erreichen. Des Weiteren kann bei einer induktiven Erwärmung der Metallschicht gemäß einem vordefinierten Muster beispielsweise eine gezielte Schwächung oder Stärkung des erfindungsgemäß hergestellten Laminats erzeugt werden, indem beispielsweise bestimmte Bereiche einer Klebeschicht mehr oder weniger stark erwärmt werden als andere Bereiche, so das unterschiedlich starke Klebebereiche entstehen. Darüber hinaus kann auf diese Weise ein Laminat erzeugt werden, das Bereiche unterschiedlicher Funktionalität aufweist, wobei beispielsweise fest verklebte Bereiche schwach verklebten Bereichen gegenüberstehen, was sich beispielsweise im Zuge der Herstellung einer Verpackung nutzen lässt, wobei sich die Verpackung beispielsweise entlang der schwach verklebten Bereiche öffnen lässt.
Darüber hinaus sei darauf hingewiesen, dass ein elektromagnetisches Wechselfeld, das sich über die gesamte Bandbreite des Laminats erstreckt, entlang dieser Breitenerstreckung unterschiedliche Frequenzen sowie unterschiedliche Leistungen aufweisen kann.
Eine Kühlung der wenigstens einen Kunststoffschicht und/oder des herzustellen Laminats und/oder in Druckeintrag in das herzustellende Laminat, insbesondere im Zuge einer Kaschierung einer oder mehrerer Schichten des Laminats wird erfindungsgemäß mittels glatten und/oder strukturierten Walzen, insbesondere Kühlwalzen, durchgeführt. Ein Druckeintrag dient hierbei im Wesentlichen einer optimierten Verbindung der einzelnen Laminatschichten. Zu diesem Zweck wird das erfindungsgemäße Laminat durch Druckwalzen mit einem einstellbaren Anpressdruck geführt. Bevor das Laminat durch die Druckwalzen geführt wird, kann eine induktive Erwärmung der in dem Laminat enthaltenen Metallschicht(en) erfolgen, um eine, durch die Erwärmung bedingte erhöhte Haftfähigkeit der einzelnen Schichten aneinander zu erreichen. Da die Erwärmung des Laminats von innen heraus erfolgt, ist eine oberflächliche Erwärmung des Laminats nicht notwendig, so dass eine etwaige Schädigung der äußeren Laminatschichten erfindungsgemäß vermieden wird. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemäße Laminat minimal aus einer Metallschicht und einer darauf angeordneten Kunststoffschicht besteht, bevorzugt jedoch beidseits der Metallschicht mehrere Kunststoffschichten sowie gegebenenfalls Primer-, weitere Haftvermittler-, Barriere-, Druck- und/oder weitere Metallschichten und/oder Faserschichten, beispielsweise aus Papier oder Karton, aufweisen kann.
Als Barriereschichtmaterialien kommen beispielsweise Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer (EVOH) oder Polyvinylalkohol (PVOH) sowie Polyethylenterephtalat, aromatisches oder teilaromatisches Polyamid sowie Kombinationen dieser Materialien in Betracht.
Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Laminats mit einer metallischen oder metallhaltigen Schicht, insbesondere eines Aluminium-Laminats, bestehend aus einem Schichtenverbund mit einer vordefinierten Breite, der eine metallische oder metallhaltige Schicht umfasst, die ein- oder bevorzugt beidseitig mit je einer Kunststoffschicht beschichtet ist, die jeweils mittels eines Haftvermittlers mit der metallischen oder metallhaltigen Schicht verbunden ist, wobei

– der Haftvermittler auf die metallische oder metallhaltige Schicht aufgebracht wird,
– die Kunststoffschicht auf den Haftvermittler aufgebracht wird, und
– der Schichtenverbund anschließend über dessen gesamte Breite einem elektromagnetischen Wechselfeld ausgesetzt wird.

Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass der Haftvermittler alternativ auch auf eine zur Verfügung gestellte Kunststoffschicht aufgebracht werden kann, die sodann mit der Haftvermittlerseite mit der metallischen oder metallhaltigen Schicht verbunden wird. Ferner liegt es im Umfang der Erfindung einen Haftvermittler zwischen die metallische oder metallhaltige Schicht und die Kunststoffschicht einzubringen.
Ein wesentlicher Punkt der Erfindung liegt darin, dass durch die Verwendung eines elektromagnetischen Wechselfeldes, das in dem genannten Frequenzbereich elektromagnetische Strahlung emittiert, unmittelbar Energie in eine in dem Verbund aus metallischer oder metallhaltiger Schicht, Haftvermittlerschicht und darüber angeordneter Kunststoffschicht, befindliche metallische Schicht, respektive metallhaltige Schicht eingebracht werden kann, wodurch es möglich ist, den Haftvermittler, der an die metallische Schicht angrenzt, unmittelbar zu erwärmen, ohne dass die darüberliegende Kunststoffschicht mit erwärmt werden müsste. Auf diese Weise ist es möglich, Wärme unmittelbar in der Aluminiumschicht zu erzeugen, die direkt und unmittelbar in der Grenzschicht zum Haftvermittler wirkt, so dass der Haftvermittler auf kürzestem Weg unmittelbar erwärmt wird. Die äußeren Polymerschichten des Laminats werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht erhitzt, insbesondere nicht durcherhitzt, so dass eine Schädigung dieser Polymerschichten sowie etwaiger weiterer Schichten nicht zu befürchten ist. Darüber hinaus führt das erfindungsgemäße Verfahren zu einer deutlichen Energieeinsparung, da die Energie unmittelbar an die Stelle einbracht wird, an der sie benötigt wird, nämlich in die Grenzschicht von Haftvermittler und Aluminiumfolie, ohne dass es notwendig wäre, die Polymerschichten zu erwärmen. Somit kann die zur Aktivierung des Haftvermittlers notwendige Wärme nicht nur unmittelbarer sondern auch schneller auf den Haftvermittler einwirken, was schonender für das Laminat ist und darüber hinaus zu einer effektiveren und energiesparenderen Erwärmung des Haftvermittlers führt.
Es sei an dieser Stelle ausdrücklich betont, dass ein teilweises oder, theoretisch mögliches, vollständiges Aufschmelzen von Polymerschichten des Laminats erfindungsgemäß vermieden wird, so dass etwaige Kunststoffschichten erfindungsgemäß nicht bzw. zumindest nicht maßgeblich erwärmt werden und eine Schädigung dieser Schichten jedenfalls vermieden wird.
Erfindungsgemäß wird der Schichtenverbund, aus welchem das erfindungsgemäße Laminat hergestellt wird, durch wenigstens eine Kühlwalze geführt, nachdem oder während der Schichtenverbund dem Wechselfeld ausgesetzt wird. Diese Maßnahme ist erfindungsgemäß möglich, da der Schichtenverbund nicht vollständig, wie bislang gemäß dem Stand der Technik notwendig, erwärmt werden muss, sondern es ausreicht, Energie mittels eines Hochfrequenzfeldes unmittelbar in die Aluminiumschicht, respektive die metallische Schicht, einzubringen. Somit kann der Schichtenverbund nach oder während einem Durchlaufen des Wechselfeldes gekühlt werden, ohne dass dies nachteilig für eine Aktivierung des Haftvermittlers wäre, da ein Wärmetransfer aus der Metallschicht unmittelbar in die Grenzfläche zwischen Metallschicht und Haftvermittler erfolgt. So ist es vorteilhafterweise möglich, den Schichtenverbund, respektive die jeweiligen äußeren Kunststoffschichten, während und/oder nach nach einer Erwärmung des Aluminiums und des daran angrenzenden Haftvermittlers zu kühlen, so dass ein etwaiger Wärmetransfer aus der sich erwärmenden Haftvermittlerschicht heraus in die äußere(n) Kunststoffschicht(en) nicht zu einer Beeinträchtigung der Kunststoffschicht(en) führt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Schichtenverbund durch wenigstens eine Kühlwalze geführt werden, nachdem der Schichtenverbund dem Wechselfeld ausgesetzt wurde. Auf diese Weise lässt sich der gesamte Schichtenverbund einschließlich der Aluminiumfolie und dem Haftvermittler unmittelbar nach einem Durchlaufen des Wechselfeldes kühlen, was zum einen einer Stabilisierung der nunmehr fest verklebten erfindungsgemäßen Laminatschichten führt und darüber hinaus dazu beiträgt, eine allenfalls kurze und nur leichte Erwärmung der äußeren Kunststoffschicht(en) zu vermeiden bzw. die Kunststoffschicht(en) nach einem Durchlaufen des elektromagnetischen Wechselfeldes zusätzlich abzukühlen.
Die Zeit zwischen der Einbringung der Hochfrequenzenergie und dem nachfolgenden Kontakt mit einer Kühlwalze entspricht der Halte- bzw. Reaktionszeit, die das Haftvermittler- oder Klebersystem benötigt, um optimierte Hafteigenschaften zu entwickeln. Diese Halte- bzw. Reaktionszeit ist durch die Maschinengeschwindigkeit und/oder eine Entfernung zwischen einer Induktionsanlage und der Kühlwalze einstellbar.
Erfindungsgemäß werden der Haftvermittler und/oder die Kunststoffschicht(en) mittels einer Extrusionsbeschichtung und/oder mittels einer Extrusionskaschierung auf die metallische und/oder metallhaltige Schicht aufgebracht. Hierbei kann der Haftvermittler und die daran angrenzende Kunststoffschicht einseitig oder beidseitig auf die metallische oder metallhaltige Schicht aufgebracht werden. Dies richtet sich nach dem jeweiligen Anwendungsfall.
Die jeweiligen Kunststoffschichten können beispielsweise aus einem Polyolefin, wie Polyethylen und/oder Polypropylen bestehen, wobei Polypropylen bevorzugt ist; es kommen jedoch auch andere Kunststoffschichten, beispielsweise aus Polyamid oder Polyethylenterephtalat in Frage. Es sei diesbezüglich darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemäße Verfahren grundsätzlich nicht auf die Art des verwendeten Kunststoffs beschränkt ist, sondern universell anwendbar ist.
Erfindungsgemäß liegt eine Längenausdehnung des Wechselfeldes in Maschinenrichtung im Bereich 0,001 m bis 10 m vor, wobei sich die Dimensionierung des Hochfrequenz-Wechselfeldes nach der Dimension des herzustellenden Laminats sowie der zu erreichenden Temperatur richtet.
Zusammenfassend lässt sich somit festhalten, dass durch den Einsatz eines Hochfrequenz-Wechselfeldes eine dezidierte Erwärmung einer metallischen Schicht in einem Schichtenverbund, wie beispielsweise einer Aluminiumfolie, möglich ist, wodurch ein Haftvermittler, ein Klebstoff oder ein künstliches oder natürliches Polymer in einer Grenzschicht zum Aluminium hin erwärmt wird. Auf diese Weise wird eine Aktivierung der jeweiligen auf die Metallschicht, insbesondere Aluminiumschicht, aufgebrachten Schicht, im Falle einer Haftvermittlerschicht beispielsweise durch eine Abspaltung aktiver Komponenten oder die Trocknung der Schicht, ermöglicht, wobei durch die Erwärmung eine beschleunigte Reaktion erfolgt, die aufgrund der induktiven Erwärmung der Aluminiumschicht gleichmäßig über die gesamte Fläche des bestrahlten Schichtenverbundes erfolgt. Somit ist es mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, den Haftvermittler zu aktivieren, ohne dass ein starkes Erwärmen oder vollständiges Schmelzen von angrenzenden Polymerschichten, die mit der Aluminiumfolie verklebt werden sollen, notwendig ist. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass, je nach Anwendungsfall, eine zusätzliche Erwärmung der Polymerschichten möglich ist, sofern eine solche Erwärmung im jeweiligen Fall unkritisch ist, so dass nach wie vor die Möglichkeit einer Kaschierung durch Hitze von zwei geeigneten Halbverbünden besteht. Es sei jedoch explizit darauf hingewiesen, dass diese Möglichkeit lediglich zusätzlich besteht, aber nicht bevorzugt ist und im Rahmen eines geringen Energieverbrauchs auch nicht erwünscht ist.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht somit darin, dass es möglich ist, ein Aluminium-Laminat mit an eine Aluminiumfolie angrenzenden Kunststoffschichten zu erzeugen, ohne dass andere Laminatschichten, die ggf. auch, nämlich im Falle eines vielschichtigen Laminats, weiter von der Aluminiumfolie entfernt sind, durch einen Wärmedurchgang geschädigt werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es somit möglich, optimierte Laminateigenschaften zu erzeugen ohne Gefahr zu laufen, dass ein übermäßiger Wärmeeintrag diese Laminateigenschaften beeinträchtigt.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht ferner darin, dass die Längenausdehnung des Hochfrequenzfeldes je nach Geschwindigkeit lediglich bei einem 0,001 m bis zu 10 m liegt, wobei diese Längenausdehnung deutlich kürzer ist als diejenigen von bislang verwendeten Trockenkanälen, was in vorteilhafter Weise zu einem geringen Platzbedarf einer solchen Anlage beiträgt.
Diesbezüglich sei darauf hingewiesen, dass eine konventionelle Trocknung mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens unterstützt werden kann; somit ist auch eine Kombination einer konventionellen Trocknung und einer Trocknung möglich, die auf eine induktiven Erwärmung eine Metallschicht basiert.
Die Erzeugung eines geeigneten Hochfrequenzfeldes kann mit Hilfe eines Generators oder mehrerer Generatoren durchgeführt werden, die beispielsweise einzeln zuschaltbar sind. Ferner ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Leistung des Hochfrequenzfeldes regelbar ist, so dass beispielsweise beim Anfahren der Energieeintrag in die Aluminiumfolie exakt angepasst werden kann.
Diesbezüglich sei auch darauf hingewiesen, dass die Bestrahlung der Metallschicht mit Hochfrequenz zuschaltbar ist, beispielsweise dann, wenn die Wärmeenergie einer extrudierten Masse nicht ausreichend ist, um eine maximale Festigkeit einer Verbindung der extrudierten Masse mit der Metallschicht zu erreichen. In diesem Zusammenhang sei auch darauf hingewiesen, dass eine gleichzeitige induktive Erwärmung der Metallschicht und eine aktive Kühlung äußerer Schichten, insbesondere Kunststoffschichten, im Rahmen der Erfindung liegen.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt auch darin, dass auf einer Metalloberfläche eine Metallschicht, die mittels Hochfrequenz erwärmt wird oder wurde ein besserer Verlauf einer Lösung und/oder Dispersion einer aufgebrachten Beschichtung, beispielsweise einer Mischung aus einem Haftvermittler oder Klebstoff mit einem Lösemittel oder Wasser, möglich ist. Selbiges gilt für eine Benetzung der Metalloberfläche, die auf einer mittels Hochfrequenz erwärmten Metalloberfläche verbessert ist.
Da alle Wärmeverluste aus einer Extrusionsfahne in das Trägermaterial und/oder das Zulaufmaterial für die Festigkeit einer Verbindung der Laminatschichten nachteilig sind, ist das erfindungsgemäße Verfahren optimal geeignet eine verbesserte Verbindung der Laminatschichten aneinander zu gewährleisten, da durch die Einbringung von Hochfrequenzenergie Wärmeverluste vermieden bzw. ausgeglichen werden können. Da bei bisherigen Laminatherstellungsverfahren die in das System zugeführte Wärme im Wesentlichen von der Masse und der Temperatur der Extrusionsfahne abhing, musste das extrudierte Material bei Verfahren gemäß dem Stand der Technik unter Umständen überhitzt werden, um die in das System eingebrachte Energie zu erreichen. An dieser Stelle bestand demgemäß bei Verfahren gemäß dem Stand der Technik die Gefahr einer Überhitzung des extrudierten Materials, so dass hier eine Obergrenze zu beachten war, um eine Schädigung des extrudierten Materials zu vermeiden. Durch eine bloße Vorerwärmung von Zulauf-/oder Trägerfolien konnte bei herkömmlichen Verfahren das Erreichen einer notwendigen Mindesttemperatur für das Gesamtsystem zur Gewährleistung einer optimalen Verbindung der Laminatschichten aneinander nicht garantiert werden.
Des Weiteren wird die Erfindung anhand eines Laminats, das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist, gelöst, wobei das Laminat für Verpackungszwecke verwendet werden kann.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben, die anhand der Abbildungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen:
1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 eine schematische Darstellung eines Verfahrens gemäß dem Stand der Technik; und
3 eine schematische Darstellung eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Laminats.
In der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleich wirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.
1 zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform. Ein Laminat 10, das eine Metallschicht aufweist, wird auf Transportwalzen 30 an einem Wechselfeld-Generator, der als Hochfrequenzgenerator 20 ausgebildet ist, vorbeigeführt. Das Laminat 10 durchläuft zu diesem Zweck zunächst drei miteinander in Wechselwirkung stehende Spannwalzen 180, die in Zusammenwirkung mit 2 Kühlwalzen 40, die ebenfalls als Spannwalzen wirken, dafür sorgen, dass das Laminat 10 in gespanntem Zustand unter dem Wechselfeld-Generator 20 entlang über die Transportwalzen 30 geführt wird. Der Wechselfeld-Generator 20 ist flächig ausgebildet und erstreckt sich in Maschinenrichtung über die gesamte Breite des Laminats 10. Nach einem Erwärmen der Metallschicht in dem Laminat 10 durch das von dem Wechselfeld-Generator 20 erzeugte Hochfrequenzfeld wird das Laminat 10 beim Durchlaufen von zwei Kühlwalzen 40 abgekühlt, so dass das Laminat 10 auf eine Rolle gewickelt werden kann.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Herstellen eines Laminats gemäß dem Stand der Technik, bei welchem eine Trägerschicht 110 mit einer aus einer Extrusionsdüse 90 extrudierten Extrusionsfahne 100 beaufschlagt wird. Das aus der Extrusionsdüse 90 austretende Extrudat verbindet sich aufgrund seiner Restwärme mit der Trägerschicht 110. Im weiteren Fortgang wird das Extrudat mit einer weiteren Schicht 80 beaufschlagt, wobei die Haftfestigkeit der weiteren Schicht 80 an dem Extrudat durch die Restwärme des Extrudats bestimmt ist. Nach einer Verbindung der Trägerschicht 110, des Extrudats sowie der weiteren Schicht 80 wird der Schichtenverbund entlang der Maschinenrichtung 50 durch zwei Druckwalzen 60 mit optionaler Kühlfunktion geführt.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Laminats 10. Das Laminat 10 weist eine im Inneren des Laminats angeordnete metallische oder metallhaltige Schicht 70, die als Aluminiumschicht ausgebildet ist, auf. Die Aluminiumschicht 70 hat eine Schichtdicke von 8 μm. Beiderseits der Aluminiumschicht 70 ist eine extrudierten Haftvermittlerschicht 150 mit einer Schichtdicke von 5 μm angeordnet. Anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde im Zuge der Herstellung des Laminats 10 die Aluminiumschicht 70 mittels Hochfrequenz so erwärmt, dass die Haftvermittlerschicht 150 aktiviert wurde und eine starke Haftverbindung der Aluminiumsschicht 70 mit einer beiderseits der Aluminiumschicht 70 angeordneten extrudierten Polymerschicht 140 herstellt. Die extrudierten Polymerschicht 140 ist ihrerseits mit einer im Gebrauch außenliegenden Polyethylenterephtalatschicht 160 verbunden. Die Polymerschicht 140 hat eine Schichtdicke von 10 μm. Die Polyethylenterephtalatschicht 160 hat eine Schichtdicke von 12 μm. Zwischen der Polyethylenterephtalatschicht 160 und der Polymerschicht 140 ist außen liegend eine Druckschicht 120 und an diese und die Polymerschicht 140 angrenzend eine Primerschicht 130 angeordnet. Die Druckschicht 120 hat eine Schichtdicke von ca. 2 μm, während die Primerschicht 130 eine Schichtdicke von ca. 1 μm hat. Auf der im Gebrauch innenliegenden Seite des Laminats 10 ist an die innenliegende Polymerschicht 140 eine Polypropylenschicht 170 mit einer Schichtdicke von 50 μm anextrudiert. Die Einheit von Polyethylenterephtalatschicht 160, Druckschicht 120 und Primerschicht 130 stellt für die erste Kaschierung die Trägerschicht 110 dar, während die Metallschicht 70 die Zulaufschicht ist. Für die zweite Kaschierung stellt der Halbverbund Polyethylenterephtalatschicht 160/Druckschicht 120/Extrusionschicht 100/Metallschicht 70 die Trägerschicht und der die Polypropylenfolie den Zulauf dar. Zur Herstellung dieses Laminats, das eine Breite von 1300 mm hat werden bei einer Maschinengeschwindigkeit von 400 m/mm und einer Schichtdicke der Aluminiumsschicht von 8 μm für eine Erwärmung von 20°C auf 130°C ca. 20 kW Leistung benötigt. Dies entspricht ca. einem Fünfzigstel der bislang benötigten Leistung zur Herstellung eines Laminats mit denselben Festigkeitseigenschaften, das von außen auf die notwendige Temperatur erwärmt wurde. Somit ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren energieeffiziente und flexiblere Möglichkeit zur Herstellung eines Laminats mit einer Metallschicht oder einer metallhaltigen Schicht. Ein weiterer wichtiger technischer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass ein Energieeintrag in das Laminat während der Kaschierung bislang immer über die Temperatur des Extrudats geregelt wurde. Diese bisherige Vorgehensweise war deshalb nachteilig, da bei dicken Aluminiumfolien ein sehr schneller Wärmeabfluss stattfindet; selbiges gilt bei Verwendung von anderen, d. h. weiteren „kalten” Laminatschichten, durch die ebenfalls ein Wärmeabfluss aus dem warmen Extrudat erfolgte. Besonders schwerwiegend war dieser Effekt bei einer sehr dünnen Extrusionsfahne, durch die per se nur ein geringer Wärmeeintrag möglich war. Um eine zu schnelle Abkühlung zu verhindern, muss das extrudierte Material somit bislang sehr stark erwärmt werden, so das das Extrudat zum Teil sogar überhitzt wurde, mit der Folge, dass Geruch entstand und der Kunststoff geschädigt wurde.
Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Induktionserwärmung des Aluminiums, respektive einer anderen Metallschicht, kann die Extrusionsfahne, d. h. das auf die Metallschicht aufextrudierte Material, sehr dünn, d. h. filmartig aufgebracht werden, so dass das extrudierte Material zum Einen nur auf moderate Temperaturen erwärmt werden muss und darüber hinaus aufgrund der Möglichkeit einer sehr dünnen Aufbringung des extrudierten Materials eine Materialeinsparung möglich ist. Demgegenüber musste die Extrusionsfahne bislang immer eine gewisse Materialstärke und damit Masse aufweisen, um genügend Wärme in den Laminatverbund zu transportieren; dies ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht mehr notwendig. Somit besteht ein maßgeblicher Vorteil der Erfindung in der Möglichkeit einer schonenderen Behandlung der Laminatschichten, in einer verbesserten Sensorik, aufgrund der Vermeidung von Geruch aufgrund einer Zersetzung und einer Vermeidung einer Materialschädigung.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass alle oben beschriebenen Teile für sich alleine gesehen und in jeder Kombination, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellten Details als erfindungswesentlich beansprucht werden. Abänderungen hiervon sind dem Fachmann geläufig.
Bezugszeichenliste

10: Laminat
20: Wechselfeld-Generator (HF-Generator)
30: Transportwalze
40: Kühlwalze
50: Maschinenrichtung
60: Druckwalze
70: metallische oder metallhaltige Schicht
80: weitere Schicht
90: Extrusionsdüse
100: Extrusionsfahne
110: Trägerschicht
120: Druckschicht
130: Primerschicht
140: extrudierte Polymerschicht
150: extrudierte Haftvermittlerschicht
160: Polymerschicht
170: Zulaufschicht
180: Spannwalze

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Laminats mit einer metallischen oder metallhaltigen Schicht, insbesondere eines Aluminiumlaminats, wobei die metallische oder metallhaltige Schicht ein- oder bevorzugt beidseitig mit wenigstens je einer Kunststoffschicht beschichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische oder metallhaltige Schicht vor und/oder während und/oder nach einem in Kontakt bringen der wenigstens einen Kunststoffschicht mit der metallischen oder metallhaltigen Schicht einem elektromagnetischen Wechselfeld, insbesondere einem Hochfrequenzfeld, ausgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Kunststoffschicht während und/oder nach einem in Kontakt bringen mit der metallischen oder metallhaltigen Schicht gekühlt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschicht ausgewählt ist aus einem oder mehreren der folgenden Substanzen bzw. Stoffgruppen: – einem Polymer, insbesondere aus einem Polyolefin, beispielsweise einem Polyethylen, Polypropylen, Polyethylenterephtalat, Polyamid und/oder einem Ionomer, und/oder – einem Haftvermittler, insbesondere Ethylene-Acrylsäure-Copolymer (EAA), Methacrylsäureamid (MAA), und/oder – einem Ein- oder Zweikomponenten-Klebstoff, beispielsweise Kaschierklebstoff, insbesondere Polyesterharz (UP-Harz), Epoxidharz (EP-Harz) und/oder einem Methylmethacrylatklebstoff.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das in Kontakt bringen der wenigstens einen Kunststoffschicht mit der metallischen oder metallhaltigen Schicht mittels – Auftrag eines lösungsmittelhaltigen Beschichtungsfluids, oder – Extrusion, oder – Coextrusion durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektromagnetischen Wechselfeld eine Frequenz im Bereich von 100 kHz bis 400 kHz, vorzugsweise im Bereich von 200 kHz bis 350 kHz und besonders bevorzugt im Bereich von 300 kHz ± 25 kHz hat.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektromagnetischen Wechselfeld eine Leistung im Bereich von 5 kW bis 100 kW, vorzugsweise im Bereich von 8 kW bis 80 kW und besonders bevorzugt im Bereich von 10 kW bis 50 kW hat.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektromagnetischen Wechselfeld in Maschinenrichtung eine Längsausdehnung im Bereich von 0,001 m bis 10 m, vorzugsweise im Bereich von 0,01 m bis 5 m und besonders bevorzugt im Bereich von 0,05 m bis 1 m hat.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz und/oder die Leistung des elektromagnetischen Wechselfelds steuerbar, insbesondere stufenlos steuerbar, ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das elektromagnetischen Wechselfeld über die gesamte Bahnbreite des herzustellenden Laminats erstreckt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das elektromagnetischen Wechselfeld parallel zur Maschinenrichtung ausschließlich über vorbestimmte, insbesondere linien- und/oder streifenförmige, Bereiche des herzustellenden Laminats erstreckt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung der wenigstens einen Kunststoffschicht und/oder des herzustellenden Laminats und/oder ein Druckeintrag in das herzustellende Laminat, insbesondere im Zuge einer Kaschierung einer oder mehrerer Schichten des Laminats, mittels glatten und/oder strukturierten Walzen, insbesondere Kühlwalzen, durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf die wenigstens eine mit der metallischen und/oder metallhaltigen Schicht in Kontakt gebrachten Kunststoffschicht wenigstens eine weitere Schicht aufgebracht, insbesondere aufkaschiert, wird, wobei als wenigstens eine weitere Schicht eine – weitere metallische und/oder metallhaltige Schicht und/oder – weitere Polymerschicht und/oder – weitere Haftvermittlerschicht und/oder – weitere Klebstoffschicht und/oder – ein Fasermaterial, beispielsweise Papier und/oder Karton, und/oder – eine Barriereschicht, beispielsweise Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer (EVOH) und/oder Polyvinylalkohol (PVOH), verwendet wird.
Laminat, hergestellt mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verwendung eines Laminats nach Anspruch 13 für Verpackungszwecke.