DE19910740A1

DE19910740A1 - Verfahren zur Herstellung einer Verbundkombination und Vorrichtung zu seiner Durchführung

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Publication number: DE19910740A1
Application number: DE1999110740
Authority: DE
Inventors: Juergen Erdmann; Hans Viktor Gorsler; Axel Barten; Heinz-Dieter Schroeder; Guenter Mueller
Original assignee: AHLBRANDT SYSTEM GmbH; Achenbach Buschhetten GmbH and Co KG
Current assignee: AHLBRANDT SYSTEM GmbH; Achenbach Buschhetten GmbH and Co KG
Priority date: 1999-03-11
Filing date: 1999-03-11
Publication date: 2000-09-14

Abstract

Bei einer Vorrichtung zur Herstellung einer Verbundkombination aus wenigstens zwei Folien (4, 6), von denen zumindest eine aus Kunststoff besteht, werden die beiden Folien (4, 6) vor dem Einlaufen in einen Laminator (7) jeweils durch eine Coronabehandlungsanlage (10, 11) geführt. Hinter den Coronabehandlungsanlagen (10, 11) ist ein Heizteil (14) angeordnet, welches äußere Kontaktflächen (15, 16) hat, über die jeweils eine der Folien (4, 6) geführt ist. Dadurch werden die Folien (4, 6) vor dem Laminieren so weit erwärmt, dass durch das Laminieren ein fester Verbund eintritt, ohne dass es zu einer bleibenden Verformung der Folien (4, 6) und damit zu einer Längung kommt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung ei ner Verbundkombination aus wenigstens zwei Folien, von denen zumindest eine aus Kunststoff besteht, bei welchem die Folien in einem Laminator mittels zweier Walzen unter Druck zu einem Laminat miteinander verbunden werden und bei dem vor dem Laminieren zumindest eine der Folien ei ner Coronabehandlung unterzogen wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung der vorstehenden Art sind beispielsweise in der DE 41 27 723 beschrieben. Bei der in dieser Schrift erläuterten Vorrichtung wird eine Folie auf der die andere Folie kontaktierenden Seite zu nächst mit einem Kleber beschichtet. Dann erfolgt eine Coronabehandlung der mit dem Kleber beschichteten Seite, wobei der Klebstoffschicht zugleich ein Aerosol zugeführt wird. Anschließend erfolgt das Laminieren.

Die Klebstoffschicht zwischen den beiden Folien bedingt beträchtliche Kosten und führt oftmals zu gravierenden Nachteilen. Vor einer Weiterverarbeitung von Verbundfo lien muss zunächst eine Zeitspanne von mehreren Tagen eingehalten werden, damit ein Großteil der Lösemittel- und Klebstoffausdünstungen aus dem Folienverbund diffun dieren kann. Dennoch kann ein späteres Ausdunsten nicht vermieden werden, so dass ein Folienverbund mit einer Klebstoffschicht oder mit Klebstoffschichten insbesondere als Verpackungsmaterial zu einer Kontamination der ver packten Produkte führen kann. Weiterhin wird beim Lami nieren der Kleber an die Außenseiten der Folie gedrängt und bildet dort eine mehrere cm breite Besäumung, die vor einer Weiterverarbeitung der Folie entfernt, und als Son dermüll entsorgt werden muss. Oftmals kommen auch ökolo gisch günstige Paarungen von Materialeigenschaften der Folien nicht zum Tragen, weil die Eigenschaften der Kleb stoffschicht funktionell unzureichend sind.

Wie beispielsweise die DE 94 14 073.1 U1 zeigt, ist es auch schon bekannt, eine Folie aus Kunststoff mit einer Papierbahn ohne dazwischenliegende Klebstoffschicht zu laminieren. Hierbei wird die Folie vor dem Laminieren so stark erwärmt, dass sie beim Laminieren unter hohem Druck in die Poren der Papierbahn eindringen kann und es da durch zu einem Verankerungseffekt kommt. Ein solches Ver fahren führt jedoch in der Praxis bei der Fertigung zu Problemen, weil sich die Folie aus Kunststoff durch die zugeführte Wärme beim Laminieren längt und es dadurch beim Abkühlen zu erheblichen Materialspannungen kommt, weil diese Längungen bei unterschiedlichen, miteinander zu laminierenden Materialien unterschiedlich sind. Die Materialspannungen behindern ein gleichmäßiges Aufwickeln des Laminates und führen bei einer späteren Verarbeitung der Folie zu Folienverformungen aufgrund von Materi alspannungen.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu entwickeln, mit dem Folien gänzlich ohne Klebeschicht haltbar miteinander verbunden werden, ohne dass hierzu die Folien einer Materialspan nungen erzeugenden Wärmebehandlung unterzogen werden müs sen. Weiterhin soll eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens geschaffen werden.

Das erstgenannte Problem wird erfindungsgemäß dadurch ge löst, dass die Coronabehandlung auf einer nicht mit einer Klebstoffschicht versehenen Seite der Folie aus Kunst stoff erfolgt und dass die Folie aus Kunststoff nach der Coronabehandlung oder während der Coronabehandlung auf eine solche Temperatur erwärmt wird, dass im Laminator ausschließlich eine elastische Verformung eintritt und durch den Druck beim Laminieren ein fester Verbund der Folien entsteht, ohne dass eine Klebeschicht zwischen den Folien notwendig ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf der Erkennt nis, dass durch die vor der Wärmebehandlung vorgenommene Coronabehandlung bei der Wärmebehandlung wesentlich ge ringere Temperaturen genügen, um durch das Laminieren ei nen festen Folienverbund zu erhalten. Die Coronabehand lung führt durch den Einfluss starker elektrischer Felder zu einer physikalischen und chemischen Veränderung der Oberflächenbeschaffenheit der jeweiligen Folie. Bei Poly merwerkstoffen kommt es dadurch zu einer Ausbildung freier Valenzen, durch die sich Bindekräfte ergeben. Die physikalischen Oberflächenveränderungen führen zu hohen Adhäsionskräften und zu sogenannten Druckknopfeffekten beim Zusammenhalt des Folienverbundes. Die Erfindung er möglicht es, Folien bei noch nicht zu einem Längen der Folien führenden Temperaturen und gänzlich ohne eine Klebstoffschicht oder andere Hilfsstoffe fest miteinander zu verbinden. Während beim Stand der Technik die Corona behandlung dazu dient, eine Fläche einer Folie für den Auftrag einer Klebstoffschicht geeignet zu machen oder eine bereits aufgetragene Klebstoffschicht wirksamer wer den zu lassen, ermöglicht es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Coronabehandlung, beim Laminieren mit Tem peraturen zu arbeiten, die weit unterhalb der Schmelztem peratur bzw. Grenztemperatur nach VDE 0304/2 der zuge führten Folien liegen und deshalb keine bleibende Verfor mung der Folie beim Laminieren bewirken, so dass kein unerwünschtes Längen der Folie eintritt und deshalb Mate rialspannungen vermieden werden. Bei dem erfindungsgemä ßen Verfahren entspricht nach dem Laminieren die Dicke der Verbundfolie der Summe der Einzeldicken der einzelnen Folien. Da das erfindungsgemäße Verfahren keinen Kleb stoff erfordert, können mit ihm hergestellte Folien un mittelbar beispielsweise als Verpackungsmaterial für die Nahrungsmittelindustrie oder für medizinische Produkte weiterverarbeitet werden, ohne dass die Gefahr einer Kontamination durch Ausdünstungen der Haftvermittler der Folie besteht. Zusätzlich erleichtert das Fehlen einer Klebstoffschicht das Recyclen des Folienverbundes.

Ein besonders fester Folienverbund entsteht, wenn als Fo lie aus Kunststoff eine Folie aus Polyethylen verwendet wird. Hierzu im Gegensatz entsteht bei Kunststoffen mit unpolarem Charakter, insbesondere Polypropylen, bei glei chen Verfahrensbedingungen ein geringerer Verbund.

Besonders wirksam ist die Coronabehandlung, wenn sie auf derjenigen Seite der Folie erfolgt, mit der sie nach dem Laminieren gegen die andere Folie anliegt.

Auch bei der Erwärmung der Folie ist es zweckmäßig, wenn diese von der Seite der Folie her erfolgt, mit der sie nach dem Laminieren gegen die andere Folie anliegt, weil dann die Folien jeweils nur an derjenigen Fläche weich werden müssen, an der der Verbund mit der jeweils anderen Folie eintreten soll.

Einen besonders festen Verbund der Folien durch das Lami nieren bei mäßigen Folientemperaturen erhält man, wenn beide Folien vor dem Laminieren einer Coronabehandlung unterzogen und erwärmt werden.

Unterschiedliche Materialien mit unterschiedlichen Eigen schaften und Materialdicken bedingen zum Laminieren ohne Klebstoffschicht unterschiedliche Verfahrensparameter. Eine besonders gute Anpassung an solche unterschiedlichen Bedingungen ist möglich, wenn gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens zur Anpassung an unterschiedliche Materialeigenschaften und Dicken der Folien die elektri sche Leistung der Coronabehandlung, die Erwärmung der Fo lien und der Laminierdruck unabhängig voneinander einge stellt werden. Dieses Einstellen kann automatisch erfol gen.

Unerwünschter Lufteinschluss beim Laminieren auch bei ho hen Foliengeschwindigkeiten, die bei Folienlaminieranla gen zur Zeit bis zu 600 m/min betragen können, lässt sich zuverlässig ausschließen, wenn unmittelbar vor dem Lami nieren mittels einer zwischen den Folien angeordneten Io nisierelektrode die Folien elektrisch entladen werden.

Das zweitgenannte Problem, nämlich die Schaffung einer Vorrichtung zur Herstellung einer Verbundkombination aus wenigstens zwei Folien, von denen zumindest eine aus Kunststoff besteht, welche zum Verbinden der Folien einen Laminator mit zwei Walzen hat und bei der dem Laminator für jede Folie eine Coronabehandlungsanlage vorgeschaltet ist, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die beiden Coronabehandlungsanlagen symmetrisch zu einem Heizteil angeordnet sind, welches äußere Kontaktflächen hat, über die jeweils eine der Folien geführt ist.

Eine solche Vorrichtung erlaubt ein klebstofffreies Lami nieren von Folien bei mäßigen Temperaturen, so dass es nicht zu störenden Materialspannungen kommt. Durch das Fehlen einer Klebstoffschicht ist der erzeugte Folienver bund für viele Verwendungszwecke besser geeignet als ein Folienverbund mit Kleber, weil keine Ausdünstungen von Lösungsmittel zu befürchten sind.

Lufteinschlüsse zwischen den miteinander zu laminierenden Folien lassen sich auch bei hohen Folienbahngeschwindig keiten vermeiden, wenn zwischen dem Heizteil und der Ein laufseite der Walzen zumindest eine Ionisierelektrode an geordnet ist.

Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung einer Ver bundkombination in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.

Die Zeichnung zeigt drei Abhaspeln 1, 2, 3, von denen je weils eine Folie 4, 5, 6 abgewickelt und einem Laminator 7 zugeführt wird. Der Laminator 7 hat zwei Walzen 8, 9, zwischen denen die Folien 4, 5, 6 hindurchgeführt und durch die sie mit hohem Druck aneinandergepresst werden. Die Zustellkräfte der Walzen 8, 9 sind von den jeweils zu verbindenden Materialien abhängig.

Bei den Folien 4 und 6 soll es sich um Folien aus Kunst stoff, beispielsweise Polystyrol oder Polyethylen han deln, während die Folie 5 beispielsweise aus Aluminium oder Papier bestehen kann. Wichtig für die Erfindung ist, dass die beiden äußeren Folien 4, 6 vor dem Einlaufen in den Laminator 7 jeweils durch eine Coronabehandlungsan lage 10, 11 geführt werden. Diese ist wie üblich aufge baut und hat jeweils eine geerdete Walze 12 und eine Elektrodenanordnung 13. Sie arbeitet beim Laminieren von Kunststoff-Folien mit variabler elektrischer Leistung, die einen Energieeintrag in der Größenordnung von über 40 W/cm erlaubt.

Im Anschluss an die Coronabehandlungsanlagen 10, 11 ist vor dem Laminator 7 ein Heizteil 14 angeordnet, welches speziell ausgebildet ist und/oder beschichtete äußere Kontaktflächen 15, 16 hat, über die die Folien 4, 6 füh ren.

Nicht dargestellt sind Ionisierelektroden, welche bei Verwendung von nur zwei Abhaspeln 1, 3 unmittelbar vor dem Heizteil 14 zwischen den Folien 4, 6 angeordnet sein können, um elektrostatische Ladungen beider Folien 4, 5 vor dem Einlaufen in den Laminator 7 zu beseitigen.

Bezugszeichenliste

1

Abhaspel

2

Abhaspel

3

Abhaspel

4

Folie

5

Folie

6

Folie

7

Laminator

8

walze

9

Walze

10

Coronabehandlungsanlage

11

Coronabehandlungsanlage

12

Walze

13

Elektrodenanordnung

14

Heizteil

15

Kontaktfläche

16

Kontaktfläche

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Verbundkombination aus wenigstens zwei Folien, von denen zumindest eine aus Kunststoff besteht, bei welchem die Folien in einem Lami nator mittels zweier Walzen unter Druck zu einem Laminat miteinander verbunden werden und bei dem vor dem Laminie ren zumindest eine der Folien einer Coronabehandlung un terzogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Coronabe handlung auf einer nicht mit einer Klebstoffschicht ver sehenen Seite der Folie aus Kunststoff erfolgt und dass die Folie aus Kunststoff nach der Coronabehandlung oder während der Coronabehandlung auf eine solche Temperatur erwärmt wird, dass im Laminator ausschließlich eine elas tische Verformung eintritt und durch den Druck beim Lami nieren ein fester Verbund der Folien entsteht, ohne dass eine Klebeschicht zwischen den Folien notwendig ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Folie aus Kunststoff eine Folie aus Polyethylen verwendet wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, dass die Coronabehandlung auf derjenigen Seite der Folie erfolgt, mit der sie nach dem Laminieren gegen die andere Folie anliegt.

4. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung der Folie von der Seite der Folie her erfolgt, mit der sie nach dem Laminieren gegen die andere Folie anliegt.

5. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung er gänzend oder gänzlich von außen erfolgt.

6. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide Folien vor dem Laminieren einer Coronabehandlung unterzogen und er wärmt werden.

7. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Anpassung an unterschiedliche Materialeigenschaften und Dicken der Fo lien die elektrische Leistung der Coronabehandlung, die Erwärmung der Folien und der Laminierdruck unabhängig voneinander eingestellt werden.

8. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar vor dem Laminieren mittels zumindest einer zwischen den Folien angeordneten Ionisierelektrode die Folien elektrisch ent laden werden.

9. Vorrichtung zur Herstellung einer Verbundkombination aus zumindest zwei Folien, von denen zumindest eine aus Kunststoff besteht, welche zum Verbinden der Folien einen Laminator mit zwei Walzen hat und bei der dem Laminator für jede Folie eine Coronabehandlungsanlage vorgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Coronabe handlungsanlagen (10, 11) symmetrisch zu einem Heizteil (14) angeordnet sind, welches äußere Kontaktflächen (15, 16) hat, über die jeweils eine der Folien (4, 6) geführt ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Heizteil (14) und der Einlaufseite der Walzen (8, 9) zumindest eine Ionisierelektrode angeordnet ist.