DE2805440A1 - Behaelter aus folienfoermigem verpackungsmaterial, verfahren zu seiner herstellung und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents
Behaelter aus folienfoermigem verpackungsmaterial, verfahren zu seiner herstellung und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrensInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein neues Verfahren und eine Vorrichtung zum Recken einer zu einem Schlauch geformten
Folie aus thermoplastischem Material und insbesondere auf ein neues Verfahren und eine Vorrichtung zum Recken einer
zu einem Schlauch geformten Folie aus reckbarem, polymerem, thermoplastischem Material in zwei Richtungen zum Herstellen
von Beuteln oder Säcken mit erhöhter Dehnfestigkeit.
Beutel aus thermoplastischem.Material für verschiedene Anwendungsfälle
wie Brötchentüten, Abfallbeutel, Laubsäcke und dergleichen, werden durch Extrudieren eines Schlauches
aus thermoplastischem Material gefertigt, wie beispielsweise hochdichtem Polyethylen. Dieser Schlauch wird abgekühlt, mit
Quersiegelnähten versehen und in Schlauchabschnitte geeigneter
Länge unterteilt bzw. geschnitten. Die so geformten Beutel weisen eine Dehnfestigkeit auf, die von der Dehnfestigkeit
des verarbeiteten Materials abhängt. Der Bestimmungszweck
des jeweiligen Beutels aus thermoplastischem Material bestimmt im allgemeinen die Auswahl des verwendeten Materials. Für eine
Brötchentüte wird beispielsweise ein thermoplastisches Material geringer Porosität und normaler Festigkeit ausgewählt, während
ein Abfallbeutel die Wahl eines thermoplastischen Materials mit hohen Festigkeitseigenschaften bedingt.
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Die Erfindung zeigt nun ein neues Verfahren und eine Vorrichtung
zum Recken einer heißsiegelbaren und zu einem Schlauch geformten Folie aus einem synthetischen Material
auf.
Die Erfindung befaßt sich weiter mit einem neuen Verfahren und einer Vorrichtung zum Recken einer zusammengefalteten,
heißsiegelbaren und zu einem Schlauch geformten Folie oder Bahn aus thermoplastischem Material, um einen Beutel erhöhter
Dehnfestigkeit zu schaffen, dessen Dehnfestigkeit mindestens doppelt so groß ist wie die Dehnfestigkeit der zu einem
Schlauch geformten Folie aus thermoplastischem Material. Im Ergebnis ergibt sich dadurch ein besonderes und unerwartetes
Ergebnis, daß der Bereich der Heißsiegelung und der Bereich der Faltung eine erhöhte Festigkeit zusätzlich zum eigentlichen
Folienbereich haben.
Weitere mit der Erfindung behandelte Probleme und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
einer beispielsweisen Anordnung nach"der Erfindung, deren besonderen neuen Merkmale insbesondere Gegenstände
der Patentansprüche sind.
Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung für das selektive Recken einer schlauchförmigen Materialbahn
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aus thermoplastischem Material vorgesehen, wobei eine Bearbeitungsstation
genutete, sinusförmig profilierte Rollen aufweist, wobei die Folie oder Materialbahn aus thermoplastischem
Material durch gleichmäßiges Recken in eine Folie bzw. Materialbahn größerer Abmessung in der Richtung
des Reckens umgeformt wird.
Nach einer bevorzugten Lösung gemäß der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Recken einer schlauchförmigen,
heißgesiegelten Folie aus thermoplastischem Material in zwei Richtungen vorgesehen. Dieses Recken erfolgt
in einer ersten Station und einer Mehrzahl von zweiten Stationen, wobei die erste Station und die zweiten Stationen
mit Rollensätzen versehen sind, deren Nuten in ümfangsrichtung der Rollen bzw. parallel zu deren Drehachsen verlaufen. Die
Nutanordnung jedes Rollensatzes ist so gewählt, daß der Abstand zwischen den einzelnen Nuten in Millimetern geringer
als das spezifische Flächengewicht der Folie in Gramm ]e ι
ist. Die Folie bzw. Materialbahn aus dem schlauchförmigen thermoplastischen Material ist derart gereckt, daß ein gleichmäßiges
Recken vorliegt, um einen Beutel aus thermoplastischem Material mit wesentlich erhöhter Dehnfestigkeit zu ergeben,
d.h. der Beutel wesentlich höher belastet werden kann, ehe seine Dehnfähigkeit überschritten wird und er reißt
(Zerreißfestigkeit).
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Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher
beschrieben, um sie selbst und ihre Einzelheiten besser
verständlich zu machen. In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 in einer schematischen Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, um das erfindungsgemäße
Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielhaft erläutern zu können und
Fig. 2 die Anordnung gemäß Fig. 1 in einer schematischen
Draufsicht.
Zur klareren Darstellung sind an sich bekannte Teile und
Baugruppen in der Zeichnung weggelassen, wie Traganordnung,
Steuer- und Regelkreise usw.
In Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens
und der Vorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. Unter Zuhilfenahme einer Ringdüse und Blasluft wird in der Schlauchformvorrichtung
TO aus flüssigem Material der Materialschlauch
12 mit einer film- oder folienartigen Wand hergestellt. Solche
Schlauchformvorrichtungen werden beispielsweise von der Firma
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Sterling Extruder Corporation of South Plainfield, New Jersey, hergestellt. Der Schlauch 12 wird über eine ümlenkrolle 14
so geführt, daß hinter der Rolle der Schlauch zu einem flachen, zweischichtigen Streifen 16 zusammengelegt ist. Der Schlauch
wird nach diesem Zusammenlegen einer Heißsiegelvorrichtung zugeführt, wie sie an sich bekannt ist und in der in vorbestimmten
Abständen Quersiegelnähte hergestellt werden.
Der Abschnitt 20 der Materialbahn nit zwei aufeinanderliegenden
Hateriallagen und Quersiegelnähten wird einer ersten Station I zugeführt. Diese Station weist zwei Rollen 24 auf, zwischen
die die Materialbahn eingeführt wird. Die Rollen 24 sind mit ümfangsnuten 26 versehen (Fig. 2). An die untere der beiden
genuteten .Rollen 24 wird die Materialbahn 20 mit einem Paar
Anpreßrollen 28 angelegt und in Anlage gehalten, die ein Zusammenziehen
der Folie in seitlicher Richtung verhindern. Befindet sich der Materialbahnabschnitt 20 in dem Spalt 22
zwischen den beiden Rollen 24, so nimmt die Materialbahn die Kontur der Nuten der Rollen 24 an und wird gestreckt bzw.
gereckt, wie es nachfolgend noch beschrieben wird.
In der ersten Station wird die Materialbahn mit etwa der gleichen Geschwindigkeit zugeführt, wie sie nach dem seitlichen
Dehnen wieder abgeführt wird. Nach dem Verlassen der
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Formrollen 24 wird die Materialbahn mit Spannklemmen oder Mount Hope Rollen 32, wie sie an sich bekannt sind, wieder
geglättet.
Die Nuten 26 der Rollen 24 greifen in an sich bekannter Weise getriebeartig ineinander. Wenn die Materialbahn im
Abschnitt 20 in den Spalt 22 gelangt, nimmt sie die Form einer Nut 26 an. Sie wird um einen Faktor gestreckt, der
durch die Länge der Sinuswelle "^" der Nut, dividiert durch
die ursprüngliche Länge der Materialbahn 1J4;" zwischen Berührungspunkten
der jeweiligen Nutlippe definiert ist, wie es in der US-Patentanmeldung 563 623 vom 31. März 1975 beschrieben
ist.
Der Dehnfaktor c/co wird bestimmt nach der Beziehung
dx
/ι ■ -2 —2
2 2
+ a cos χ
7/
worin bedeutet a = χ d/2 χ
Für die C/to - Werte 1,0; 0,75 + 0,5 sind die Dehnfaktoren
2.35; 2.0 bzw. 1.6.
Der in Querrichtung gedehnte Abschnitt 34 der Materialbahn gelangt von den Rollen 32 aus zwischen den Spalt 40 eines
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ersten Rollenpaares 42 einer zweiten Station II. Die Rollen
42 haben eine Vielzahl von Nuten 44, die parallel zur Drehachse der Rollen 42 verlaufen. Mit Rollen 46 wird der Abschnitt
der Materialbahn in der Anlage an der unteren der beiden Rollen 42 gehalten, um zu gewährleisten, daß die Vorschubgeschwindigkeit
V1 der Materialbahn gleich ist der Umlaufgeschwindigkeit
der genuteten Rollen 42. Die Quernuten der Rollen 42 kämmen wieder in an sich bekannter Weise wie bei einem Getriebe miteinander.
Wenn der Materialbahnabschnitt 34 in den Spalt 4o zwischen den beiden Rollen 42 eintritt, nimmt er die Kontur
einer Nut 44 an und wird um einen Faktor gestreckt, der bestimmt ist durch die Länge der Sinuswelle "C" der Nut dividiert
durch die ursprüngliche Länge "fo" der Materialbahn zwischen
den Berührungspunkten der jeweiligen Nutkante, wie es oben im Zusammenhang mit dem Durchgang des Materialbahnabschnittes
20 durch die Rollen 24 der Station I beschrieben wurde.
Nachdem die Materialbahn im Abschnitt 34 durch den Spalt 40 zwischen den Rollen 42 hindurchgetreten ist, wird sie in
Förderrichtung durch ein Paar Spannrollen gezogen, deren Umfangsgeschwindigkeit V2 größer als die Umfangsgeschwindigkeit der Rollen 42 ist, aber nicht größer als ein im Spalt
40 zwischen den Rollen 42 vorliegender Zugfaktor.
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Infolge der Geschwindigkeitsdifferenz wird die Materialbahn
im Abschnitt 34 gelängt. Zu beachten ist jedoch, daß die Materialbahn im Abschnitt 34 trotz der Streckung bzw.
Verlängerung nicht schmäler wird, wie es bei konventionellen Rollensystemen der Fall ist. Bei einer vorzugsweisen Anordnung
gemäß der Erfindung wird, der Materialbahnabschnitt 34
durch ein weiteres Paar genuteter Rollen 42 zur nochmaligen Streckung des Materialbahnabschnittes 34 geführt, der danach
auf eine Speicherwalze 50 aufgewickelt wird.
Die maximal zulässige Dehnung kann durch Hessen der verblei-'
benden Dehnfähigkeit des thermoplastischen Materials bestimmt
werden. Dm die besten Resultate zu erhalten, sollten die Nuten 44 der Rollen 42 so fein wie möglich sein und der Nutenabstand
sollte vergrößert werden, wenn schwere Materialbahnen gereckt werden sollen. Die Erfahrung lehrt, daß gute Resultate bei
einem Nutenabstand in mm von weniger als das Einfache des
spezifischen Flächengewichtes in g/m der Materialbahn erzielt werden. Mit einem Verfahren und einer Vorrichtung
gemäß der Erfindung können Beutel mit wesentlich höherer
Dehnfestigkeit (STBL von strip tensile breaking length,
ausgedruckt in Metern) als bei Anwendung konventioneller Verfahren und Vorrichtungen erzielt werden, bei denen die
Beutel aus nur geblasenem Folienmaterial hergestellt werden.
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Der Arbeitsablauf bei einem Verfahren und einer Vorrichtung
gemäß der Erfindung wird nachfolgend an Hand von Beispielen beschrieben, wobei die Beispiele die Erfindung erläutern,
nicht aber beschränken sollen.
Ein doppellagiges Bahnmaterial, das in Abschnitte von
177,8 mm χ 177,8 mm (7" χ 7") unterteilt ist, ist durch Extrudieren einer Mischung aus 90% Polypropylen mit einer
Schmelzflußrate von 0,5 g/mm und 10 % Lehm bzw. Ton geformt worden. Es hatte folgende Eigenschaften
Dicke 0.050" =127 micron
spezifisches Foliengswicht = 125 g/m
STBL = 3570 m
Zerreißlängung =1600%
Anfangsmaß = 1600 m
STBL im Bereich der Siegelung = 2560 m STBL im Bereich der Faltung = 3050 m
Der Beutel wurde heißgesiegelt und in der Vorrichtung auf
das 1.5fache in Querrichtung und in drei Durchgängen auf das
3.3fache in Längsrichtung gereckt, wodurch seine endgültige
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Breite 266.7 mm (10.5") und seine endgültige Länge 584.2 itim
(23") betrugen. Es zeigte sich, daß der Bereich der Heißsiegelung ebenfalls gedehnt wurde. Beim gereckten Beutel
lagen folgende Kriterien vor:
STBL
Zerreißlängung
Ausgangsmaß
STBL im Bereich der Siegelung
STBL im Bereich der Faltung
= 23550 m = 40 %
= 185500 m = 15500 m = 16600 m
= 185500 m = 15500 m = 16600 m
Das Verfahren gemäß Beispiel I wurde mit einem gleichen Bahnmaterial, mit Abschnitten 177,8 χ 177,8 mm (7" χ 7")
wiederholt, wobei jedoch das Heißsiegeln nach dem Recken durchgeführt wurde an der Stelle des Heißsiegeins vor dem
Recken, wodurch sich die STBL im Bereich der Siegelung zu 2200 m ergab, d.h. geringer war, als wenn das Heißsiegeln
vor dem Recken erfolgt wäre.
Ein doppellagiges Bahnmaterial mit Abschnitten 177,8 χ 177,8 mm
(7" χ 7") wurde durch Extrudieren eines 100%igen Polypropylen
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(Schmelzflußrate 6,0 g/10 mm) mit folgenden Werten gebildet:
Dicke 0.050"
spezifisches Foliengewicht STBL
Z errei ßlängung
Ausgangsmaß
STBL im Bereich der Siegelung
STBL im Bereich der Faltung
150 micron 142 g/m2 3200 m 1400 % 14500 m
145OO m 3040 m
Der Beutel wurde heißgesiegelt und in der Vorrichtung auf das 1.5fache in Querrichtung und in drei Stufen auf das
4.5fache in Längsrichtung gereckt, so daß seine endgültige
Abmessung 266.7 mm (10.5") Breite und 800.1 mm (31.5") Länge betrug. Es wurde festgestellt, daß sich die Zone der
Heißsiegelung ebenfalls längte. Der gereckte Beutel hatte folgende Eigenschaften:
86 P 2.78 |
Dicke | 100 | der Siegelung | =25 micron | |
der Faltung | = 21 g/m2 | ||||
spezifisches Flächengewicht | = 35700 m (Länge) | ||||
STBL | = 25% | ||||
Zerreißlängung | = 225000 m | ||||
Ausgangsmaß | = 18400 m | ||||
STBL im Bereich | = 22050 m | ||||
B 7. |
STBL im Bereich | - 17 - | |||
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Ein doppellagiges Bandmaterial mit Abschnitten 177,8 χ
177,8 mm (7" χ 7") wurde durch Breitlaufen einer Mischung
aus 95% hochdichtem Polypropylen (Schmelzflußrate 2.0 g/ 10 mm) + 5 % Titandioxid gebildet und hatte folgende
Eigenschaften
Dicke = 200 micron
2 spezifisches Flächengewicht =170 g/m
STBL = 3800 m
Zerreißlängung = 1800%
Ausgangsmaß = 12000 m
STBL im Bereich der Siegelung = 2600 m
STBL im Bereich der Faltung = 2650 m
Der Beutel wurde heißgesiegelt und in der Vorrichtung in zwei Durchgängen auf das zweifache in Querrichtung und in
drei Durchgängen um das fünffache in Längsrichtung zu einer
endgültigen Abmessung von 355,6 mm (14,0") Breite + 635 mm (25") Länge gelängt. Es zeigte sich, daß der Bereich der
Siegelnaht mit gelängt wurde. Der gelängte Beutel hatte folgende Eigenschaften
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Dxcke | =22 micron |
spezifisches Flächengewicht | = 18 g/m2 |
STBL | = 33500 m |
Zerreißlängung | = 40 % |
Ausgangsmaß | = 17500 m |
STBL im Bereich der Siegelung = 28500 m
STBL im Bereich der Faltung = 30400 m
Für den Fachmann zeigt sich damit, daß ein neuartiger Plastikbeutel hergestellt ist, der sich relativ zu seiner
Größe durch geringes Gewicht auszeichnet und eine wesentlich verbesserte Dehnfestigkeit aufweist. Es zeigt sich für den
Fachmann ferner, daß ein solcher Beutel für den Endverbrauch mit hoher Dehnfestigkeit dadurch erhalten wird, daß eine zu
einem Schlauch geformte Thermoplastikfolie, die vorzugsweise
heißgesiegelt wird, durch Hindurchführen entweder durch Rollen mit Umfangsnuten oder mit Quernuten oder durch aufeinanderfolgendes
Hindurchführen durch Rollen mit Umfangsnuten und durch Rollen mit Quernuten oder, wie insgesamt beschrieben,
erhalten wird.
änderungen der beschriebenen Lösungen sind für den Fachmann möglich, ohne den Rahmen des Grundgedankens der Erfindung
und seiner Ausgestaltungen zu verlassen.
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Claims (1)
- B 86 P 100Anmelder; BIAX-FIBERFILM CORPORATION, 1066 Ameri Neenah, Wisconsin, U.S.A.Titel: Behälter aus folienförmigem Verpackungsmaterial, Verfahren zu seiner Herstellung und Vorrichtung zur Durchführung des VerfahrensPatentansprüche1.- Folienförmiges, zu einem Schlauch geformtes Polymer-Material, das durch Quersiegelnähte unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Material in seiner Längsrichtung, gegebenenfalls auch in seiner Querrichtung, gereckt ist und das vorzugsweise die zylindrische Wand eines Behälters ist, dessen Dehnfähigkeit mindestens doppelt so hoch wie ohne die erfolgte Reckung ist.2. Verfahren zum Recken einer zu einem Schlauch geformten Folie aus einem reckbaren Polymer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch2.1 das Heißsiegeln des Materialschlauches in vorbestimmten Abständen in Richtung einer Vorschubbewegung des Schlauches mit Quersiegelnähten,2.2 das Einführen der zu einem Schlauch geformten Folie in den Spalt zwischen zwei parallel zueinander angeordneten7.2.78 - 2 -809832/0971Rollen mit Nuten parallel zu den Drehachsen der Rollen,2.3 die Regelung der Geschwindigkeit, mit der die Folie in den Spalt eingeführt wird, entsprechend der Umlaufgeschwindigkeit der Rollen, um dabei Teile der Folie in Längsrichtung zu strecken,2.4 Herausführen der Folie aus dem Bereich der Rollen mit einer Geschwindigkeit, die höher ist als die Umlaufgeschwindigkeit der Rollen,2.5 Speichern der auf diese Weise gereckten Folie.3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrgeschwindigkeit der Rollen nicht größer ist als die Vorschubrate in dem Spalt.4. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 3, gekennzeichnet durch4.1 Einführen der Folie in den Spalt zwischen den parallel zueinander angeordneten Rollen mit Nuten parallel zu den Drehachsen der Rollen,4.2 die Regelung der Geschwindigkeit, mit der die Folie in den Spalt eingeführt wird entsprechend der Umlaufgeschwindigkeit der Rollen, um dabei Teile der Folie in Querrichtung zu strecken,B 86 P 1007.2.78 - 3 -809832/09714.3 Verlängern der Folie in Querrichtung und Abziehen der Folie von den Rollen mit einer Geschwindigkeit, die der Zuführungsgeschwindigkeit entspricht,4.4 Speichern der auf diese Weise gereckten Folie.5. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch5.1 wiederholtes Einführen der Folie in den Spalt zwischen parallel zueinander angeordneten Rollen mit Quernuten parallel zu ihren Drehachsen,5.2 die Regelung der Geschwindigkeit, mit der die Folie in den Spalt eingeführt wird, entsprechend der Umlaufgeschwindigkeit der Rollen, um dabei Teile der Folie in Querrichtung zu strecken,5.3 Verlängern der Folie in Querrichtung und Abziehen der Folie von den Rollen mit einer Geschwindigkeit, die der Zuführungsgeschwindigkeit entspricht, vor dem Speichern der in zwei Richtungen gestreckten Folie.6. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch seine zweimalige Wiederholung.7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 6 bzw. zur Erzeugung eines Materials nach Anspruch 1, gekennzeichnet durchB 86 P 1007.2.78 - 4 -809832/09717.1 Mittel (10) zum Extrudieren eines Schlauches aus
einem reckbaren Polymer,7.2 Mittel (14) zum Zusammenfalten des Schlauches zu
einer zweilagigen Folie (16),7.3 Mittel (18) zum Heißsiegeln der Folie in vorbestimmten Abständen quer zur Längsrichtung des Schlauches,7.4 eine erste Station (I) zum Recken der Folie in einer
ersten Richtung mit einem ersten Satz parallel einander zugeordneter Rollen (24) mit Nuten (26), die Teile der Folie in einer ersten Richtung recken,7.5 erste Regelnd.ttel (28) zum regelbaren Zuführen der Folie in den Spalt zwischen dem ersten Rollenpaar,7.6 ein erstes Aufnahmemittel (32) zum Längen der Foliein der ersten Richtung nach dem Abziehen der Folie vom ersten Rollenpaar,7.7 eine zweite Station (II) zum Recken der Folie in einer zweiten Richtung mit parallel zueinander angeordneten
Rollen (42) mit Nuten (44), die Teile der Folie in der zweiten Richtung recken,7.8 ein zweites Regelmittel (46) zum steuerbaren Einführen der Folie in den Spalt zwischen den Rollen des zweiten Rollenpaares,7.9 ein zweites Aufnahmemittel (48) zum Längen der Folie
in der zweiten Richtung nach dem Abziehen der Folie
vom zweiten Rollensatz und vor dem Speichern der Folie in einem Speicher (50).B 86 P 1007.2.78 - 5 -809832/09718. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen des ersten und zweiten Satzes der parallel zueinander angeordneten Rollen (24;42) mit Nuten (26;44) versehen sind, die beim einen Rollensatz in Umfangsrichtung der Rollen, beim zweiten Rollensatz parallel zu den Drehachsen der Rollen verlaufen.9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Aufnahmemittel (48) Preßrollen aufweist, deren Umlaufgeschwindigkeit proportional der Durchzugrate im zweiten Rollensatz (42) ist.10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Regelmittel (46) Rollen einschließt, deren Umlaufgeschwindigkeit der Umlaufgeschwindigkeit des zugehörigen Rollensatzes (42) ist.B 86 P 1007,2.78 - 6 -80983 2/09 71
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