DE10357191A1 - Zugelastische Folie mit polygoner Verstärkung - Google Patents

Abstract

Zugelastische Folie (1), umfassend eine Verstärkung, wodurch auf der Folie Verstärkungszonen (2) und Nichtverstärkungszonen (3) gebildet werden, bei welcher die Verstärkungszonen (2) die Form von zumindest einer Vieleckkontur, bevorzugt die eines Spinnennetzes, aufweisen.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine zugelastische Folie, die eine Verstärkung umfasst, gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1. Eine solche erfindungsgemäße Folie eignet sich insbesondere zum Verpacken, Umhüllen oder Verschließen von Gegenständen oder Gefäßen.
• Sowohl in der Verpackungsindustrie als auch in privaten Haushalten oder verschiedensten Betrieben, wie beispielsweise in der Gastronomie, kommen Folien bereits regelmäßig zum Einsatz. Dies reicht von der Verpackung von Gegenständen mittels Verpackungsfolien bis hin zum luftdichten Verschließen von Gegenständen mit handelsüblichen Frischhaltefolien. Die Anforderungen, die in diesen Anwendungsbereichen an die verwendeten Folien gestellt werden, richten sich in erster Linie auf deren Strapazierfähigkeit. Sowohl Verpackungsfolien als auch Frischhaltefolien sollen in erster Linie reißfest und bis zu einem gewissen Grad gegen mechanische Beeinflussung widerstandsfähig sein. Nur so kann sichergestellt werden, dass die verwendeten Folien ihrem Zweck gerecht werden und das Verpackungsgut sicher und dauerhaft umschließen, bzw. das Gefäß dauerhaft luftdicht abschließen.
• Damit diese Reißfestigkeit erzielt werden kann, ist zum einen eine sorgfältige Materialauswahl von Nöten. Derzeit auf dem Markt befindliche Produkte bestehen vornehmlich aus Polymeren, wie beispielsweise Polyethylen. Darüber hinaus sind zur Herstellung der Reißfestigkeit von Folien im Stand der Technik Folien beschrieben, in welche eine Faserverstärkung eingebracht wurde. So beschreibt beispielsweise die DE 4237138 A1 eine faserverstärkte Folie, auf die eine Beschichtung aus einer selbstvernetzenden Kunstharzdispersion auf einen Beschichtungsträger aufgebracht ist. Die Ansätze des Standes der Technik jedoch, welche die Widerstandsfähigkeit der Folien erhöhen sollen, haben sich als unzureichend oder sehr kostenintensiv erwiesen. Darüber hinaus ist es angesichts des immer größeren Anfalls von Ab fallstoffen wünschenswert, widerstandsfähige Folien zu besitzen, welche für den mehrmaligen Gebrauch geeignet sind.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Folie bereitzustellen, welche eine erhöhte Reißfestigkeit bereitstellt und gleichzeitig günstig herzustellen ist.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine zugelastische Folie mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierdurch wird eine zugelastische Folie bereitgestellt, umfassend eine Verstärkung, wodurch auf der Folie Verstärkungszonen und Nicht-Verstärkungszonen gebildet werden, wobei die Verstärkungszonen die Form von zumindest einem Vieleck aufweisen, insbesondere der Kontur davon. Dadurch wird eine Folie erhalten, welche aufgrund ihrer besonders einfachen, dabei aber wirkungsvollen Verstärkung eine hohe Zerreißfestigkeit bei geringen Herstellungskosten liefert.
• Dem Fachmann war es indes nicht geläufig, eine Verstärkung vorzusehen, welche die Form von zumindest einem Vieleck aufweist. Es hat sich jedoch gezeigt, dass eine derartig ausgestaltete Verstärkung in besonders vorteilhafter Weise die Widerstandsfähigkeit von Folien erhöht und insbesondere ein Zerreißen erschwert. Darüber hinaus sind derart ausgestaltete Folien günstig in der Herstellung. Ferner erlaubt es die Formgebung der Verstärkung, dass auf die Folie wirkende Zugkräfte eine besonders günstige Verteilung über das gesamte Material erfahren. Dadurch dass die von den Verstärkungselementen aufgenommenen Kräfte über mehrere Ecken geleitet werden, wird eine Unstetigkeit im Dehnungsverhalten des gesamten Systems erzeugt, wodurch auf das Material wirkende Kraftspitzen unterbunden werden.
• Bevorzugt weisen die Verstärkungszonen die Form von mehreren miteinander verbundenen Vielecken auf. Dadurch entstehen an den Verbindungsstellen mehrere Knotenpunkte der Verstärkung, wobei eine noch vorteilhaftere Verteilung und Abführung der wirkenden Zugkräfte erzeugt wird. Insbesondere können über diese netzartige Struktur der Verstärkungselemente bedeutend größere Kräfte aufgefangen und abgeführt werden, ohne dass es zu einer Beschädigung der Folie kommt.
• Bevorzugt nimmt die jeweils eingeschlossene Fläche der Vielecke zum Rand der Folie hin zu. Dadurch ist in vorteilhafter Weise sichergestellt, dass im Zentrum der Folie die höchste Dichte an Verstärkungselementen vorhanden ist. Somit ist zum einen der am meisten von Beschädigungen bedrohte Bereich, nämlich das Zentrum der Folie, in besonderer Weise geschützt. Zum anderen nimmt die Elastizität der gesamten Vorrichtung zum Rand hin zu, da dort die Dichte der Verstärkungen geringer wird. Dies erleichtert die Handhabung der Folie und erlaubt insbesondere in deren Randbereich eine besonders vorteilhafte Anschmiegsamkeit bzw. ein besonders vorteilhaftes Dehnungsverhalten, was insbesondere einen luftdichten Abschluss am Folienrand zwischen Verpackungsgut und Folie erleichtert.
• Dieser Effekt kann insbesondere auch erzielt werden, indem die Folienstärke selbst von innen nach außen abnimmt. Denkbar ist auch, dass die Stärke der Verstärkungselemente im Zentrum der Folie größer gewählt wird als die Stärke am Rand der Folie. Auch dadurch kann der oben genannte vorteilhafte Effekt erzielt werden.
• Besonders bevorzugt weisen die Verstärkungszonen die Form eines Spinnennetzes auf. Dadurch ist sichergestellt, dass der wie im vorigen Absatz beschriebene Vorteil der erhöhten Dichte an Verstärkungselementen im Zentrum der Folie bereitgestellt werden kann. Darüber hinaus bietet der spiralartige Verlauf der Verstärkungen im Zusammenwirken mit zusätzlichen sternartigen Verstärkungselementen eine besonders vorteilhafte Kraftverteilung über das Material. Die sternförmig angeordneten Verstärkungselemente dienen dabei besonders vorteilhaft der Abführung von Zugkräften, die durch das Zentrum der Folie hindurch wirken. Die spiralförmige Quervernetzung unterstützt diese Wirkung durch Verteilung der Kräfte auf benachbarte, ebenfalls durch die Mitte verlaufende Verstärkungselemente. Ferner gewährleisten die spiralförmigen Querverbindungen, dass auch Kräfte, die nicht durch das Zentrum der Folie hindurch wirken, effektiv verteilt und abgeleitet werden. Darüber hinaus wird durch eine solche Anordnung sichergestellt, dass für den Fall, dass eines der durch die Verstärkungszonen eingeschlossenen Vielecke einen Riss aufweist, dieser sich nicht durch das gesamte Material hindurch ausbreiten kann, sondern statt dessen an den Rändern der Vielecke, nämlich an den sie ausbildenden Verstärkungselementen gestoppt wird.
• Von Vorteil ist es, wenn die Verstärkung in das Folienmaterial eingearbeitet ist. Dadurch ist ein größtmöglicher Kontakt zwischen Verstärkungsmaterial und Folienmaterial sichergestellt, was zu einer maximalen Übertragung der wirkenden Kräfte führt. Dadurch ist ein Zerreißen der Folie auf besonders wirkungsvolle Weise erschwert.
• Besonders bevorzugt besteht die Verstärkung aus dem selben Material wie die Folie. Dadurch wird zum einen sichergestellt, dass die Verbindung beider Materialien begünstigt wird. Zum anderen sind die physikalischen und chemischen Eigenschaften des fertigen Produkts einheitlich, was insbesondere in Bezug auf einen einheitlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten oder auch einheitliche Lebensmittelechtheit der Materialien von hoher Wichtigkeit ist. Bei Materialübereinstimmung resultiert auch die Möglichkeit einer einfachen Herstellung in einstöckiger Weise, z.B. als Spritzgussgegenstand. Selbstverständlich sind auch materialtechnisch kompatible Kombinationen entsprechend darstellbar, z.B. unter Einsatz eines Mehrkomponenten-Spritzgussverfahrens.
• Vorteilhafterweise ist die Materialstärke der Folie in den Verstärkungszonen größer als die Materialstärke in den Nicht-Verstärkungszonen. Sofern das Verstärkungsmaterial identisch mit dem Folienmaterial ist, stellen diese Bereich erhöhter Materialstärke selbst die Verstärkung bereit. Sofern die Verstärkung aus einem andersartigen Material besteht, wird durch die erhöhte Materialstärke der Folie in den Verstärkungszonen vorteilhafterweise sichergestellt, dass die Verstärkung zuverlässig umhüllt bzw. gehalten wird. Darüber hinaus werden die Kräfte, die in unmittelbarer Nähe zu den Verstärkungselementen wirken, von den Bereichen erhöhter Materialstärke wirkungsvoll aufgenommen, ohne dass es zu kritischen Kraftspitzen in den Nicht-Verstärkungsbereichen kommt. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn der Übergang in der Materialstärke von Nicht-Verstärkungszonen zu Verstärkungszonen progressiv verläuft, so dass eine jegliche Kraft, die in Richtung auf die Nicht-Verstärkungszonen wirkt, dorthin gleichmäßig eingeleitet wird.
• Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die Materialstärke der Folie und/oder der Verstärkungszonen (2) zum Rand der Folie hin abnimmt. Dadurch ist sichergestellt, dass die Verstärkungswirkung im Zentrum der Folie am größten ist. Dies führt zum einen zu einer besonders großen Widerstandsfähigkeit in diesem Bereich. Darüber hinaus erleichtern die elastischeren Randbereiche der Folie die Handhabung derselben, da bei der Anwendung speziell diese Bereiche gedehnt werden, um das Verpackungsgut oder Gefäß zum umhüllen. Zudem wird durch die erhöhte Elastizität in den Randbereichen ein besseres Anschmiegverhalten erzielt, wodurch luftdichte Abschlüsse leichter erhalten werden können.
• Bevorzugt liegt das Verhältnis der Materialstärken von Verstärkungszonen zu Nicht-Verstärkungszonen zwischen 1,1:1 und 2:1, besonders bevorzugt im Verhältnis zwischen 1,1:1 und 1,5:1, und am meisten bevorzugt bei 1,2:1. Dadurch ist ein ideales Verhältnis von Materialeinsatz zu Verstärkungswirkung gegeben.
• Die Breite der Verstärkungszonen steht dabei vorteilhafterweise ebenfalls im Verhältnis zur Materialstärke der Folie. Bevorzugt ist die Breite der Verstärkungszonen größer als deren Materialstärke, besonders bevorzugt um den Faktor 2 bis 10, und am meisten bevorzugt um den Faktor 3 bis 5. Dadurch wird vorteilhafterweise sichergestellt, dass die wirkenden Kräfte von der Verstärkung in Richtung Nicht-Verstärkungszonen wirkungsvoll verteilt werden.
• Die zugelastische Folie gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorteilhafterweise transparent. Dies erlaubt es, dass das Verpackungsgut bzw. die umhüllten oder verschlossenen Gegenstände durch die Folie hindurch erkennbar bleiben, ohne dass diese entfernt werden müsste. Dies ist insbesondere im Lebensmittelbereich wünschenswert, da dadurch auch bei verpackten Lebensmittel sofort deren Art und Zustand beurteilt werden können.
• Bevorzugt ist die zugelastische Folie gemäß der vorliegenden Erfindung getönt. Dies fördert zum einen den optischen Eindruck des Produkts, was die Akzeptanz beim Verbraucher erhöht. Darüber hinaus kann durch die Wahl der entsprechenden Tönung zum einen eine Unterscheidungsfähigkeit anhand der verwendeten Farben von verschiedenen Folien, beispielsweise mit verschiedenartiger Beschaffenheit, erzeugt werden. Zum zweiten kann durch die Wahl der geeigneten Tönung die Durchlässigkeit der Folie für bestimmte Spektralbereiche, wie beispielsweise UV gesteuert werden, was wiederum insbesondere im Lebensmittelbereich ausgeprochen nützlich und hilfreich ist, da kurzwelliges Licht bekanntlich die Qualität von Nahrungsmitteln erheblich beeinträchtigt.
• In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht die zugelastische Folie aus Silikon. Silikon hat den Vorteil, dass es lebensmittelecht ist und von den meisten zuständige Gesundheitsbehörden weltweit als Verpackungsmaterial auch für Lebensmittel zugelassen ist. Darüber hinaus ist Silikon ausgesprochen beständig gegen Chemikalien, Witterungs- und Umwelteinflüssen, sowie Temperaturschwankungen.
• Bevorzugt ist die zugelastische Folie gemäß der vorliegenden Erfindung wiederverwendbar. Dies hilft bei der Müllvermeidung und steigert somit die Umweltverträglichkeit der Produkte gemäß der vorliegenden Erfindung.
• Die oben beschriebene Folie wird vorteilhafterweise zum Verpacken oder Umhüllen von Gegenständen bzw. zum Verschließen von Gefäßen verwendet. Nachfolgend wird ein spezielles Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Dabei zeigt:
• 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße zugelastische Folie 1.
• 2 eine Seitenansicht eines Abschnitts der erfindungsgemäße Folie 1.
• 1 zeigt eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße zugelastische Folie 1, welche in der speziellen, gezeigten Ausführungsform einen kreisrunden Umriss besitzt. Auf der Folie 1 sind die Verstärkungsbereiche 2 zu sehen, welche durch schwarze Linien verdeutlicht werden. In dieser speziellen Ausführungsform haben die Verstärkungsbereiche 2 die Form eines Spinnennetzes. Zwischen den Verstärkungsbereichen 2 liegen die Nicht-Verstärkungsbereiche 3, in der vorliegenden Figur angedeutet durch weiße Flächen. Dabei ist deutlich zu sehen, dass in dieser Ausführungsform die jeweils eingeschlossene Fläche zwischen den Verstärkungszonen zum Rand der Folie hin zunimmt. Je nach gewünschter mechanischer Eigenschaft der Folie, kann die Fläche eines Nicht-Verstärkungsbereichs bei Bedarf durch Einfügen eines zusätzlichen Verstärkungsbereichs 4 unterbrochen werden, was zu einer erhöhten Stabilität führt.
• In der gezeigten besonderen Ausführungsform ist die Folie 1 hergestellt aus Silikon, hat einen Durchmesser von ca. 30 cm und ist in den Nicht-Verstärkungsbereichen ca. 0,3 mm stark. Die verwendete Verstärkung ist ebenfalls aus Silikon ausgebildet, wobei die Verstärkungsbereiche eine Stärke von ca. 0,6 mm und eine Breite von ca. 1,0 mm besitzen. Der Übergang der Folienstärke von dem Nicht-Verstärkungszonen zu den Verstärkungszonen verläuft in der gezeigten besonderen Ausführungsform progressiv.
• Dies ist insbesondere in 2 zu erkennen, in welcher eine Seitenansicht einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt ist. Die Ansicht zeigt einen Ausschnitt einer Schnittansicht durch die Folie 1. Deutlich zu sehen sind die Verstärkungsbereiche 2 als Bereiche erhöhter Materialdicke, sowie die dazwischen liegenden Nicht-Verstärkungsbereiche 3. Wie in 2 ferner zu sehen, verläuft in der speziellen hier gezeigten Ausführungsform der Übergang der Folienstärke von den Nicht-Verstärkungszonen zu den Verstärkungszonen progressiv. Ebenfalls zu erkennen ist, dass die Folienstärke in den Verstärkungszonen um den Faktor 2 größer ist als in den Nicht-Verstärkungszonen. Die Verstärkungszonen sind dabei ca. um den Faktor 2 breiter, als die Stärke des Materials in diesen Bereichen.
• Die in den Figuren gezeigten speziellen Ausführungen der vorliegenden Erfindung zeigen Verstärkungszonen, welche die Form eines Spinnennetzes besitzen. Es ist jedoch für den Fachmann naheliegend, dass diese Verstärkungszonen beliebige, alternative vieleckige Formen besitzen können. Dies reicht von einem oder mehreren Quadraten, über Wabenform, bis hin zu unregelmäßig verteilten vieleckigen Strukturen. Die gezeigten speziellen Ausführungsformen dienen daher lediglich der Veranschaulichung und Verdeutlichung, ohne das diese als Einschränkung zu verstehen sind.

Claims (15)

1. Zugelastische Folie (1) umfassend eine Verstärkung, wodurch auf der Folie Verstärkungszonen (2) und Nichtverstärkungszonen (3) gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungszonen (2) die Form von zumindest einer Vieleckkontur aufweisen.
2. Zugelastische Folie (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungszonen (2) die Form von mehreren miteinander verbundenen Vielecken aufweisen.
3. Zugelastische Folie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils eingeschlossene Fläche der Vielecke zum Rand der Folie hin zunimmt.
4. Zugelastische Folie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungszonen (2) die Form eines Spinnennetzes aufweisen.
5. Zugelastische Folie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung in das Folienmaterial eingearbeitet ist.
6. Zugelastische Folie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie und die Verstärkung aus demselben Material bestehen.
7. Zugelastische Folie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialstärke der Folie in den Verstärkungszonen (2) größer ist, verglichen mit der Materialstärke in den Nichtverstärkungszonen (3).
8. Zugelastische Folie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang der Folienstärke von den Nichtverstärkungszonen (3) zu den Verstärkungszonen progressiv verläuft.
9. Zugelastische Folie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialstärke der Folie und/oder Verstärkungszonen (2) zum Rand der Folie hin abnimmt.
10. Zugelastische Folie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Materialstärken von Verstärkungszonen (2) zu Nichtverstärkungszonen (3) zwischen 1,1:1 und 2:1, bevorzugt im Verhältnis zwischen 1,1:1 und 1,5:1 und besonders bevorzugt bei 1,2:1 liegt.
11. Zugelastische Folie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Verstärkungszonen (2) größer ist als deren Materialstärke, bevorzugt um den Faktor 2 bis 10 und besonders bevorzugt um den Faktor 3 bis 5.
12. Zugelastische Folie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie transparent ist.
13. Zugelastische Folie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie getönt ist.
14. Zugelastische Folie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie aus Silikon besteht.
15. Zugelastische Folie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie wiederverwendbar ist.