DE2929617A1 - Verfahren zum heissiegeln oder verschweissen von flaechen, insbesondere an behaeltern o.dgl., und einrichtung hierfuer - Google Patents
Verfahren zum heissiegeln oder verschweissen von flaechen, insbesondere an behaeltern o.dgl., und einrichtung hierfuerInfo
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Description
19 672/3 20/Ko
Papier- und Kunststoff«Werke Linnich GmbH, Himmelgeisterstrasse
107, D-4000 Düsseldorf
Verfahren zum Heissiegeln oder Verschweissen von Flächen, insbesondere an Behältern od.dgl., und Einrichtung
hierfür»
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Heissiegeln oder Verschweissen
von Flächen aus Olefin-Polymeren mit Flächen aus
polaren Kunststoff- oder Zellulosewerkstoffen, insbesondere
an Behältern, Beuteln od.dgl., bei dem die Flächen unter Wärme und Druck miteinander verbunden werden.
Es ist bekannt, dass man thermoplastische Oberflächen unter
der Einwirkung von Druck und Wärme heissiegeln oder verschweissen kann. Bekannte Beispiele hierfür sind Siegelbeutel aus
Kunststoffolie oder Behälter aus kunststoffbeschichtetem Papier
oder Karton, die durch Heissiegeln verschlossen werden. Es ist auch bekannt,, dass ein Hsissiegelverbund zwischen Kunststoffolie
einerseits und kunststoffbeschichtetem Papier andererseits
möglich ist.
Beim Heissiegeln gilt in allgemeinen, dass der beste Verbund
dann erreicht wird,, wenn die miteinander zu siegelnden thermoplastischen
Kunststoffe von gleicher Art sind, z.B. Polyäthy-
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len mit Polyäthylen oder PVC mit PVC. Verschiedenartige Kunststoffe
geben dagegen häufig keinen Verbund. So ist bekannt,dass sich Polyäthylen mit PVC - ohne eine mit beiden Kunststoffen
verträgliche Zwischenschicht - nicht verbinden lässt. Ähnliches gilt für Siegelverbunde zwischen Polyäthylen und Polypropylen.
Auch eine Verbindung zwischen Polyester-Siegelflächen und Olefin-Polymeren ist nur unter bestimmten Voraussetzungen
mit gutem Erfolg möglich, nämlich wenn als Olefin-Polymere
Kopolymere, sog. Ionomere, verwendet werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art vorzuschlagen, durch das die unmittelbare
Heissversiegelung zwischen Flächen aus Olefin-Polymeren
und Flächen aus polaren Kunststoff- oder Zellulosewerkstoffen möglich wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die
Flächen aus Olefin-Polymeren vor dem Verbinden einer Korona-Behandlung unterzogen werden.
Durch den technisch einfach durchzuführenden Vorgang einer Behandlung
der zu siegelnden Olefin-Polymer-Flächen durch eine Korona lässt sich ein guter Siegelverbund auch zwischen solchen
Werkstoffen erreichen, die sich bisher schlecht oder überhaupt nicht haben verbinden lassen. Die Korona-Behandlung sieht eine
Beaufschlagung der zu siegelnden Olefin-Polymer-Flächen in einem elektrischen Hochspannungs-Wechselfeld vor.
Es ist bereits bekannt, Polyäthylenflächen, die bedruckt werden sollen, einer Korona-Behandlung zu unterziehen, um den Druckvorgang
und das Druckergebnis günstig zu beeinflussen. Hieraus ist es auch bekannt, dass durch die Korona-Behandlung das Siegelverhalten
von Polyäthylenflächen untereinander nachteilig
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beeinflusst wird. Umso erstaunlicher ist, dass sich gemäss vorliegender
Erfindung durch eine Korona-Behandlung das Siegelverhalten von Olefin-Polymer-Flächen zu andersartigen Kunststoffen
oder zu Zellulosewerkstoffen derart günstig beeinflussen lässt, dass hierdurch Bindungen erzielt werden, die bisher nicht möglich
waren.
So war es beispielsweise bisher notwendig, zur Heissiegelung gegenüber einer Polyesterfläche (PBT) ein Ionomer, d.h. ein
Kopolymer des Äth ylens mit Acryl- oder Methacrylsäure zu verwenden,
um einen Verbund zu erreichen. Dieses Ionomer ist allerdings verhältnismässig teuer. Durch das erfindungsgemässe
Verfahren lässt sich jedoch Polyäthylen unmittelbar mit Polyester oder PVC einwandfrei verbinden. Eine ähnlich gute Verbundwirkung
tritt auch gegenüber Zellglas und Papier auf. Auch zwischen Olefin-Derivaten, wie Äthylenvinylacetat, und anderen
thermoplastischen Kunststoffen, z.B. PVC, Polyester-Kunststoffen
(PBT) und Papier sind durch das erfindungsgemässe Verfahren einwandfreie Heissiegelverbunde möglich.
Vorteilhafterweise können auch die Flächen aus polaren Kunststoff-
oder Zellulosewerkstoffen der Korona-Behandlung unterzogen
werden.
Es hat sich auch gezeigt, dass durch die Intensität der Korona-Behandlung
die Verbundfestigkeit der Heissiegelung eingestellt und gesteuert werden kann. Die Intensität kann entweder durch
Veränderung des Hochspannungs-Wechselfeldes oder der Zeitdauer
gesteuert werden, der die zu behandelnden Flächen der Korona-Behandlung ausgesetzt sind. Je intensiver die Korona-Behandlung
ist, desto fester wird der Siegelverbund zwischen den Siegelflächen.
Da das erfindungsgemässe Verfahren die Heissiegelung von sol-
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chen Olefin-Polymeren mit anderen Kunststoffen oder Zellulosewerkstoffen ermöglicht, die bisher nicht miteinander gesiegelt
werden konnten, lässt sich nunmehr in erheblich weitergehendem Masse als bisher eine Auswahl aus verhältnisma'ssig billigen
Werkstoffen treffen.
Das Verschweissen oder Versiegeln lässt sich in einer Einrichtung zum Fertigen und/oder Verschliessen von
Behältern, Beuteln od.dgl., die eine Fördereinrichtung
für die Behälter sowie beheizbare oder mit Ultraschall beaufschlagbare
Siegelbacken zum Aneinanderpressen der Siegelflächen aufweist, unmittelbar verwirklichen,
indem zweckmässig in der Förderrichtung vor den Siegelbacken eine Korona zur Behandlung der Siegelflächen angeordnet
wird. Durch die Korona werden die Siegelflächen unmittelbar vor dem Heissiegelvorgang behandelt.
Nachfolgend werden Versuchsbeispiele erläutert, die den Erfolg des erfinclungsgemässen Verfahrens belegen:
a) Ein mit 3o g/qm PE niedriger Dichte (ca. o,92) beschichtetes Papier wurde im Anschluß an die Extrusions-Beschichtung
mit Korona behandelt, so daß die PE-Oberflache
einen Benetzungswert von ca. 45 dyn/cm aufwies. Dieses ^htote "atcrial vrarde in einem Siegel-Gerät bei einer
Backentemperatur von 16o G, 1 see Siegelzeit und 5 kg/qcm
Siegeldruck gegen eine 4o .u dicke Polyamid-Folie gesiegelt. Nach dem Abkühlen waren die Schichten nur unter Einreissen
der Papieroberfläche zu trennen; es wurde also ein guter Verbund erzielt.
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b) Das unter a) beschriebene mit PE-beschichtete und auf der PE-Seite mit Korona behandelte Papier wurde bei 18o°C,
1 see und 5 kg/qcm, mit einem Verbundmaterial versiegelt, das aus Papier, Alu-Folie und einer PVC-Lackschicht auf der
Alu-Folie bestand. Nach dem Erkalten war der Verbund zwischen PE-Schicht und PVC-Lackschicht so stark, daß eine Trennung
der Materialien nur unter Aufreissen der Papieroberfläche möglich war.
c) Führt man die Proben a) und b) unter denselben Bedingungen durch mit einem PE-beschichteten Papier, dessen PE-Schicht
nicht mit Korona behandelt war und einen Benetzungswert von
ca. 32 dyn/cm aufwies, so wird zwischen den Materiallagen nach dem Siegeln keinerlei Verbund erzielt. Man kann die Schichten
mühelos auseinanderziehen.
Ein Papier, das mit 25 g/qm eines Äthylen-Vinylacetat-Kopolymeren
mit ca. 1o % Vinylacetat-Anteil beschichtet und vor dem Heißsiegel-Vorgang mit Korona auf einen Benetzungswert von
ca. 4 5 dyn/cm behandelt war, wurde bei 18o C, 1 see und
5 kg/qcm, gegen eine 15 ,u dicke Polyester-Folie gesiegelt.
Der Materialverbund ließ sich nach dem Abkühlen nur unter Aufreissen der Papierfasern trennen, während beim Gegenversuch
mit derselben Kopolymere-Schicht ohne Korona-Behandlung keinerlei Verbundfestigkeit auftritt.
Ein mit 3o g/qm PE niedriger Dichte beschichtetes Papier, dessen PE-Schicht mit Korona behandelt wurde auf einen Benetzungswert
von ca. 4o dyn/cm, wurde auf einem Siegelgerät mit einer 2oo .u dicken PVC-Folie verbunden.Dabei blieb die Siegelbacke
auf der Seite der PVC-Folie kalt, die Backe auf der Seite des beschichteten Papiers wurde auf 18o°C eingestellt, Siegelzeit:
1 see, Druck 5 kg/qcm.
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Es entstand eine sogenannte Peel-Siegelung, d.h. der Materialverbund
ließ sich zwar ohne Ausreissen von Papierfasern öffnen, besaß aber doch eine für die Dichtigkeit einer
Packung ausreichende Spaltfestigkeit (ca. o,2 kg/15mm).
In der beiliegenden Zeichnung ist der durch das erfindungsgemässe Verfahren erzielbare Werkstoffverbund anhand eines
Beispieles näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 einen Kunststoffbehälter im Schnitt, und
Fig. 2 denselben Kunststoffbehälter in perspektivischer
Darstellung.
Der beispielsweise für Nahrungsmittel bestimmte Behälter ist eine tiefgezogene Schalte aus PVC, der durch einen
Deckel 1 aus einer Papier/Folien-Verbundstruktur verschlossen ist. Die Verbundstruktur umfasst eine Schicht
aus Papier, das eine PE-Schicht 3 trägt. Die PE-Schicht 3 ist mit Korona behandelt und daraufhin durch eine
Heißsiegelung in ihrer Randzone 6 mit dem Siegelrand 5 des PVC-Behälters 4 verbunden. Der Verbund PE/PVC ist
nur durch die Korona-Behandlung in einer Weise möglich, daß der Deckel 1 einen permanent dichten Verschluß des
Behälters 4 gewährleistet.
Sofern die Korona-Behandlung der PE-Schicht 2 nicht bereits unmittelbar bei der Herstellung des Deckelmaterials
erfolgt, ist es möglich, sie auch in der Anlage auszuführen, in der der Behälter 4 gefüllt und verschlossen
wird. Eine derartige Anlage weist bekanntlich bewegliche Siegelbacken auf, die die Randzone 6 des Deckels 1 mit
dem darunter befindlichen Siegelrand 5 des PVC-Behälters zwischen sich erfassen und heißversiegeln. Die gefüllten
und durch den Deckel 1 zu verschließenden Behälter 4 werden durch eine Fördereinrichtung unter den Siegelbacken
hindurch gefördert. Das Deckel-Verbundmaterial
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- 1ο -
Papier/PE wird entweder in Form von Einzelblättern zugeführt oder unmittelbar vor dem Siegelvorgang von
einer fortlaufenden Bahn abgeschnitten und auf die Behälter aufgesetzt. Je nach Vorgangsweise werden
cntv.'cder die Deckel-Einzelblütter unmittelbar vor
ihrem Erfassen und Aufsetzen auf die Behälter 4 auf der PE-Schicht koronabehandelt oder die Korona-Behandlung
erfolgt an dem bahnförmigen Material vor dem Abschneiden der einzelnen Deckelblätter. Hierzu
ist in Förderrichtung vor der Schließstation der Behälter 4 in der Anlage eine Korona zu installieren.
Korona-Anlagen der hier zur Anwendung gelangenden Art sind bekannt und brauchen nicht im einzelnen
erläutert zu werden (vgl. DE-OSen 27 53 711 und 27 53 75o).
030067/0203
Claims (11)
19 672/3 20/Ko
Papier- und Kunststoff-Werke Linnich GmbH, Himmelgeisterstrasse
107, D-4000 Düsseldorf
Verfahren zum Heissiegeln oder Verschweissen von Flächen, insbesondere an Behältern od.dgl., und Einrichtung
hierfür.
Ansprüche
/ l.\ Verfahren zum Heissiegeln oder Verschweissen von Flächen
-—-"'' aus Olefin-Polymeren mit Flächen aus polaren Kunststoffoder
Zellulosewerkstoffen, insbesondere an Behältern, Beuteln od.dgl., bei dem die Flächen unter Wärme und
Druck miteinander verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächen aus Olefin-Polymeren vor dem Verbinden
einer Korona-Behandlung unterzogen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Olefin-Polymere Polymere des Äthylens oder Propylens
sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Olefin-Polymere Äthylen, Propylen, Vinylacetat oder
Acrylsäureester enthaltende Kopolymere sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge-
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kennzeichnet, dass die polaren Oberflächen aus Polymeren auf der Basis von Vinylacetat oder Vinylchlorid bestehen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
dass die polaren Oberflächen aus Polyester-Verbindungen bestehen.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
dass die polaren Oberflächen aus Papier oder Karton mit oder ohne Lack oder Pigmentstrich bestehen.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
dass zusätzlich zu den Flächen aus OlefinPolymeren auch die Flächen aus polaren Kunststoffen oder
Zellulosewerkstoffen einer Korona-Behandlung unterzogen werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
dass die Korona-Behandlung bereits bei der Herstellung der Flächen, z.B. einer Olefin-Polymer-Folie
oder einer beschichteten Papierbahn, ausgeführt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
dass die Korona-Behandlung unmittelbar vor dem Siegelvorgang ausgeführt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
dass die Intensität der Korona-Behandlung in Abhängigkeit von der erwünschten Festigkeit des Heisssiegelverbundes
gesteuert wird.
11. Einrichtung zum Verschliessen durch Heissversiegeln von
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Behältern, Beuteln od.dgl. mit Siegelflächen aus Olefin-Polymeren
einerseits und Kunststoff oder Zellulosewerkstoffen andererseits, mit einer Fördereinrichtung
für die Behälter, Beutel od.dgl. und mit beheizbaren oder durch Ultraschall beaufschlagbaren Siegelbacken
zum Aneinanderpressen der Siegelflächen, dadurch gekennzeichnet, dass in Förderrichtung vor den Siegelbacken
(4) eine Korona (5) zur Behandlung der Siegelflächen angeordnet ist.
030087/0203
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FR8015982A FR2461568A1 (fr) | 1979-07-21 | 1980-07-18 | Soudage a chaud de surfaces en polymeres d'olefines avec des surfaces polaires (pvc, polyester) ou des surfaces cellulosiques; application a la fermeture de recipients |
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GB2053794B (en) | 1983-12-07 |
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