DE69019701T2 - Vorrichtung zur lösbaren Verbindung zweier gegenüberliegender Oberflächenelemente und Verfahren zur Herstellung dieser Vorrichtung. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur lösbaren Verbindung zweier aneinanderliegender Flächenelemente, die wenigstens zwei Verbindungsglieder, ein eindringendes bzw. ein aufnehmendes, enthalten, die einander gegenüberliegen und ineinandergreifen, wenn die Flächenelemente zusammengebaut sind. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung.
• Auf dem Gebiet der Verpackung gibt es bereits eine große Anzahl von Vorrichtungen der oben erwähnten Art. Alle beim Verpacken zu verwendenden Schließvorrichtungen dieser Art, die für den Schutz des Inhalts der Verpackung gegenüber der Außenatmosphäre nach Belieben geöffnet und geschlossen werden können, enthalten Verbindungsglieder, die entweder gleichzeitig mit einer Verpackungsfolie oder -bahn extrudiert werden oder zuerst durch Spritzguß hergestellt und danach durch Kleben oder Schweißen mit der Verpackungsbahn oder -folie fest verbunden werden.
• WO-A-8802311 offenbart ein befestigbares Produkt gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 mit einem Vorsprung und einem Hohlraum, die sich für eine Zusammenarbeit eignen und mit einem Vorsprung und einem Hohlraum eines weiteren Produkts zusammenarbeiten können. Das Produkt eignet sich als Verbindungsmittel für mit Löchern versehene Papierbögen, kann aber alternativ auch Teil eines Bauspielzeugs sein.
• Wenn die Verbindungsglieder zusammen mit der Bahn oder der Folie extrudiert werden, werden sie aus Verbindungsrippen entlang den Kanten der Bahn gebildet, die danach umgefaltet wird, um die Verbindungsglieder gegenseitig zur Deckung zu bringen. Die umgefaltete Bahn wird dann zur Bildung von Beutein in Querrrichtung verschweißt, die dann durch Trennen entlang den querverlaufenden Schweißlinien voneinander getrennt werden. Dieses allgemein bekannte Verschlußsystem kann nur während des Extrudierens der Bahn gebildet werden. Wegen der durch die Rippen bedingten Überdicke ist es schwierig, das Material in Form von großen Rollen zu lagern. Der Grund dafür besteht darin, daß das Volumen einer mit Rippen versehenen Rolle bei gegebener Folien- oder Bahnlänge wesentlich größer als das entsprechende Volumen der gleichen Film- oder Bahnlänge allein ohne Rippen ist. Somit hat der Packer beim Packen Schwierigkeiten bei der Herstellung der Beutel aus dem Bahnmaterial und muß daher einzelne vorgefertigte Beutel verwenden. Dies ist der Grund dafür, daß im allgemeinen diese Beutel nicht für ein konditioniertes Verpacken verwendet werden, da sie sich für die Automatisierung nicht gut eignen, wofür man vorzugsweise bahnförmiges Verpackungsmaterial verwendet und unmittelbar um das zu verpackende Produkt Beutel bildet.
• Aus diesem Grund werden die gegenüber Luft und Feuchtigkeit zu schützenden Substanzen in versiegelten Beuteln mit Schweißnähten verpackt. Diese Art von Verschluß ermöglicht die sichere Lagerung der konditionierten Produkte bis zum Öffnen des Beutels. Da diese Art von Beutel nicht erneut dicht verschlossen werden kann, sind von da an die nicht verbrauchten Produkte nicht mehr geschützt und können schnell verderben. Tatsache ist, daß bis heute eine billige und einfache Lösung dieses Problems noch nicht existierte, das mit geringen und wirksamen technischen Mitteln gelöst werden sollte.
• Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist im einzelnen die Offenbarung einer Lösung dieser Art.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung einer Vorrichtung zum lösbaren Verbinden zweier aneinanderliegender Flächenelemente gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1. Aufgabe der Erfindung ist auch die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung dieser Vorrichtung gemäß Patentanspruch 2.
• Der Hauptvorteil dieser Verbindungsvorrichtung besteht in ihrer bequemen Herstellung, weil sie ohne das Erfordernis von zusätzlichem Material jeder Zeit aus einfachem Film- oder Bahnmaterial gebildet werden kann. Sie kann zum Beispiel gleichzeitig mit der Herstellung der Folien oder Bahnen oder bei einer späteren Gelegenheit gebildet werden. Dies ermöglicht zum Beispiel die Herstellung eines Beutels, der während des Verpackens des Produkts erneut geöffnet und dicht geschlossen werden kann, ohne daß dabei Herstellungskosten entstehen, die diejenigen eines herkömmlichen Beutels mit einer Schweißnaht der bisher verwendeten Art übersteigen. Da nun die Bahn örtlich keine Überdicke aufweist und die Verbindungsglieder ineinandergreifen, können die Bahnen, in denen die Verbindungsglieder ausgebildet sind, leicht als Rollen gelagert werden. Wie noch zu sehen, ist selbstverständlich die Verwendung der Verbindungsvorrichtung nicht auf das Versiegeln von Beuteln beschränkt.
• Die beiliegende Zeichnung zeigt schematisch und beispielhaft verschiedene Varianten der Verbindungsvorrichtung, die eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist.
• Fig. 1 ist eine Schrägansicht einer Ausführungsform dieser Verbindungsvorrichtung;
• Fig. 2 ist eine Schrägansicht einer Variante von Fig. 1;
• Fig. 3 ist eine Schrägansicht einer weiteren Variante von Fig 1;
• Fig. 4 ist ein von der Seite gesehener Schnitt des Profils der Versiegelungsglieder der Verbindungsvorrichtung;
• Fig. 5 ist eine Schrägansicht einer weiteren Variante dieses Profils;
• Fig. 6 ist ein Schnitt einer Variante der Verbindungsglieder der Vorrichtung;
• Fig.7a und 7b sind von der Seite gesehene Schnitte wenigstens einer Profilvariante der Versiegelungsglieder im zusammengebauten bzw. zerlegten Zustand;
• Fig. 8 ist eine Schrägansicht einer bestimmten Anwendung der Vorrichtung.
• Die in Fig. 1 gezeigte Verbindungsvorrichtung enthält eindringende und aufnehmende Verbindungsglieder 1 bzw. 2 von miteinander zu verbindenden Folien oder Bahnen 3 bzw. 4. Die Bahn 3 ist mit einer Reihe von eindringenden Verbindungsgliedern 1 versehen, während die Bahn 4 mit einer Reihe von aufnehmenden Verbindungsgliedern 2 versehen ist. Der die eindringenden Verbindungsglieder in einer Reihe trennende Abstand entspricht dem die aufnehmenden Verbindungsglieder trennenden Abstand. Wie aus diesem Beispiel ersichtlich, sind die eindringenden und aufnehmenden Verbindungsglieder 1 bzw 2 durch Formen oder Prägen der Bahnen 3 bzw. 4 hergestellt. Die Bahnen sind vorzugsweise warmf ormbare Polymere, wobei das Prägen vorzugsweise durch Warmformen unter Anwendung von Verfahren erfolgt, die im folgenden im einzelnen angegeben sind. Die Bahnen 3 und 4 können dünn, d. h. 40 bis 100 um sein. Es sei angegeben, daß die Verbindungsglieder 1 und 2 vorzugsweise komplementäre Querschnittsabmessungen haben, die zusammen- und ineinanderpassen. Wenn die Flächen getrennt werden, werden die Bahnen 3 und 4 bei aufeinanderfolgendem Lösen der eindringenden und aufnehmenden Verbindungsglieder voneinander entfernt. Während des Lösens sind die eindringenden und aufnehmenden Verbindungsglieder Spannung und Verformung in der Ebene der Bahnen unterworfen, was sie aus der Ausfluchtung bringt und eine Keilwirkung zwischen den jeweiligen Seitenflächen der Verbindungsglieder ergibt, die dem Lösen Widerstand leistet. Diese Wirkung verstärkt die Rückhaltedruckwirkung, die sich aus dem Lösezug ergibt. Die kombinierten Wirkungen erläutern, warum die Verbindungsfestigkeit der Verbindungsvorrichtung so wirksam ist. Diese Anordnung der beiden Bahnen längs der Reihen von Verbindungsgliedern ist auch ausreichend dicht, um bei Umgebungsdruck eine geeignete Barriere vorzusehen, die den Inhalt eines Beutels zum Beispiel gegen Einfluß von außen her schützt.
• In der vorliegenden Beschreibung umfaßt der Ausdruck "Bahn" alle mehr oder weniger biegsamen Materialien von beliebiger gegebener Dicke.
• Der Widerstand der Anordnung gegen Trennen der Bahnen und auch die Siegelfähigkeit durch die Linie der Verbindungsmittel kann, wie zum Beispiel in Fig. 2 gezeigt, durch Anordnen von zwei parallelen Reihen von Verbindungsmitteln 5 und 6 erhöht werden, wobei die Verbindungsglieder einer Reihe gegenüber denjenigen der anderen Reihe versetzt sind. Die gesamte Reibfläche ist erhöht, weshalb die Kraft zum voneinander Trennen der Bahnen 7 und 8 ebenfalls erhöht ist. Die Verbindungsglieder der Reihen 5 und 6 sind rechteckig, so daß die Abdichtung auf Grund der versetzten Anordnung verbessert ist.
• Offensichtlich ist die Verbindungsvorrichtung nicht ganz luftdicht, und es kann in einigen Fällen die Erzielung von undurchlässigen Versiegelungen, nämlich für die Vakuumverpackung, erwünscht sein. Hierzu können die beiden einen Beutel bildenden Bahnen 3 und 4 durch eine Schweißnaht S außerhalb der Linie der Verbindungsglieder versiegelt werden. Diese Glieder können mit den zum Beispiel in Fig 1 mit den Bezugszeichen 1 und 2 bezeichneten identisch und parallel hierzu sein. Zum Öffnen des Beutels werden die Bahnen 3 und 4 zwischen der Schweißlinie S und der Linie der Verbindungsglieder 1 und 2 zerschnitten, was einen Zugang zum Innenraum des Beutels ergibt. Danach kann der Beutel unter Verwendung der Verbindungsglieder wieder geschlossen werden. Der Inhalt des Beutels ist somit bis zum vollständigen Verbrauch haltbar gemacht.
• Die in Fig. 4 gezeigte Variante enthält eindringende und aufnehmende Verbindungsglieder 9 bzw. 10 von kegel- oder pyramidenstumpfförmiger Gestalt. Bei dieser Variante können die Verbindungselemente vorzugsweise kombiniert mit einem druckempfindlichen Klebstoff verwendet werden, mit dem die verbindenden Flächen der eindringenden und aufnehmenden Verbindungsglieder 9 und 10 zu beschichten sind. Ein Klebstoff dieser Art kann beispielsweise ein Ethylen/Vinylacetatcopolymer sein, wie Elvax , das von der Du Pont Company verkauft wird.
• Die in Fig. 5 gezeigte Variante zeigt den Sitz eines zylindrischen eindringenden Elements 19 in einer im Querschnitt vieleckigen Vertiefung 20, die bei diesem Beispiel quadratisch ist und das aufnehmende Glied bildet. Die Verwendung von Verbindungselementen, bei denen die Form der eindringenden Glieder von derjenigen der aufnehmenden Glieder abweicht, kann das Entleeren der Luft beim Zusammendrücken der Glieder erleichtern. Selbstverständlich kann hierfür das aufnehmende Glied auch zylindrisch sein und das eindringende Glied einen vieleckigen Querschnitt haben, drt in den aufnehmenden Kreis paßt. Bei den beiden Abänderungen dieser Variante wird die jeweilige Größe des Querschnitts der eindringenden und aufnehmenden Verbindungsmittel so gewählt, daß beim Zusammenpassen der beiden eine gewisse Verformung hiervon erzielt wird.
• Da das Zusammenpassen der eindringenden und aufnehmenden Verbindungsglieder etwas Kraft erfordert, muß die Dicke der für die Bildung der eindringenden Vorsprünge benützten Bahn ausreichend groß sein, um dieser Belastung zu widerstehen. Wenn das Material der Bahn zu dünn ist, kann deren Widerstand durch Umfalten der Bahn 26 auf sich in dem Bereich erhöht werden, in dem die Verbindungsglieder gebildet sind, vergleiche Fig. 6.
• Wie oben angegeben, werden wenigstens die eindringenden Verbindungsglieder durch Prägen des Bahnmaterials gebildet, das im wesentlichen aus einem warmformbaren Polymer besteht. Das einfachste Verfahren zur Erzielung der Prägung umfaßt das Erhitzen des zu erhöhenden Bereichs auf Formtemperatur, Plazieren dieses Bereichs in Deckung mit einer Prägematrize mit der negativen Form des gewünschten Reliefs, Aussetzen der Bahn einem Unterdruck auf der Matrizenseite der Bahn, wobei dieser Unterdruck genügt, um das erweichte Bahnmaterial in die hohle Vertiefung in der Matrize zu treiben, Kühlen des Bereichs der geformten Bahn und deren Entfernen aus der Matrize. Dieses Verfahren ist einfach und schnell. In einigen Fällen kann die Saugwirkung, die das erweichte warmforbare Material in die Matrizenvertiefungen treibt, durch einen Stempel ersetzt werden, der das Material verformt und es in der Matrize treibt.
• Die aufnehmenden Verbindungsgmittel können ähnlich wie in den Fällen der Variante von Fig. 1 bis 4 und 5 hergestellt werden.
• Es ist auch möglich, die unterschiedlichen Formverfahren zu kombinieren, um die vorliegenden Verbindungsglieder herzustellen, zum Beispiel durch Kombinieren von Vakuumformung und Prägedruck.
• Gemäß einer weiteren Variante können auch die geprägten Verbindungsgelemente durch Kaltformen eines verformbaren Bahnmaterials hergestellt werden.
• Selbstverständlich ist die hier offenbarte Verbindungsvorrichtung zur Bildung von Beutein oder Schalendeckeln nicht unbedingt auf die Verwendung von Bahnmaterialien beschränkt, wie beispielsweise in Fig. 8 gezeigt. Die Elemente der zusammenzubauenden Vorrichtung können die Form eines Streifens 31 haben, dessen Breite diejenige des geprägten Bereichs nur geringfügig übersteigt, wonach der Streifen auf eine Fläche 32 geschweißt oder geklebt wird, um mit einer weiteren verbunden zu werden. Zum Beispiel kann ein Papierbeutel mit einem System dieser Art versehen werden.
• Das die aufnehmenden Verbindungsglieder tragende Streifenelement kann mit dem Streifen 31 verwandt sein, aus dessen Fläche, auf die das Streifenelement geklebt werden soll, zuerst Löcher ausgestanzt werden. Dieses die aufnehmenden Glieder tragende Streifenelement kann auch aus einem Streifen geformt werden, dessen Dicke größer als diejenige des Streifens 31 ist. Schließlich ist auch ein System möglich, bei dem die eindringenden Glieder in einem Streifen mit einfachen Öffnungen in einer Bahn, ähnlich den Öffnungen 11 in Fig. 5a, zusammenpassen, die unmittelbar in die Fläche geschnitten sind, die mit dem mit eindringenden Gliedern versehenen Streifen wiederholt zusammengebaut werden soll.
• Bei der Variante von Fig. 7a und 7b sind die eindringenden und aufnehmenden Elemente 29 bzw. 30 komplementär geformt und als im Querschnitt kreisförmige Elemente mit einem kegelstumpfförmigen Abschnitt 29a, 30a ausgebildet. Wenn der pilzförmige Ansatz 29b des eindringenden Glieds 29 gegen die Buchse 30a des aufnehmenden Glieds 30 gedrückt wird, um es in letzteres einschnappen zu lassen, läßt der Druck die Spitze 29b schrumpfen und durch den Flaschenhals 3ºc des aufnehmenden Elements hindurchtreten, um in seinen in Fig. 7b gezeigten Eingriffszustand zu gelangen.
• Das Bahnmaterial, das zur Herstellung wenigstens der eindringenden Verbindungsglieder verwendet werden soll, liegt entweder in Form einer einzigen Folie oder in Form von mehreren Lagen vor, d. h. mit mehreren Polyolefinlagen kombiniert mit einem weiteren oder unterschiedlicheren Polymeren.
• Jegliche der obigen Varianten werden mit einem in Wärme reagierenden Klebstoff kombiniert, was ein eventuelles Trennen der zusammengebauten Flächenelemente durch Abziehen wenigstens des Flächenelements in Form einer Bahn oder Folie ermöglicht. Diese Art von Verschluß ist allgemein als "Abziehverschluß" bekannt und kann mit einer Mischung zweier Komponenten erhalten werden, die von der Du Pont Company unter den Warenzeichen Surlyn und Bynel verkauft werden. Die Anteile der Komponenten in der Mischung hängen von den angestrebten Eigenschaften ab.
• Um eine Adhäsion zu erzielen, wird eine der zu verbindenden Flächen mit einer geeigneten Mischung von Surly und Bynel beschichtet und auf die andere Fläche gelegt. Die Anordnung wird dann erhitzt. Bei der vorliegenden Erfindung kann der Erhitzungsschritt vorteilhaft mit dem Warmformen der geprägten Verbindungsglieder kombiniert werden. Bei einer Befestigung dieser Art ist die Schweißlinie S von Fig. 3 nicht erforderlich. Zum Lösen der beiden zusammengebauten Flächenelemente muß die zwischen ihnen herrschende Klebekraft überwunden werden. Danach können die beiden Flächenelemente auf Grund der zusammenpassenden, eindringenden und aufnehmenden Verbindungselemente erneut geschlossen werden.
• Wie bereits in der obigen Beschreibung erwähnt, ist die vorliegende Verbindungsvorrichtung zum Verschließen von Taschen und Beute In und zum Gewährleisten der Befestigung von biegsamen Decke In auf mehr oder weniger starren Behältern verwendbar. Sie ist somit von Nutzen als Befestigungsmittel bei allen Anwendungen, bei denen eine lösbare Verbindung erforderlich ist.

Claims (2)

1. Vorrichtung zum lösbaren Verbinden zweier aneinanderliegender Flächenelemente (3, 4), wobei die aneinanderliegenden Flächenelemente jeweils mehrere eindringende und aufnehmende Verbindungsglieder aufweisen, die einander gegenüberliegen und ineinandergreifen,wenn die Flächenelemente zusammengebaut sind, wobei die Flächenelemente aus einem warmformbaren Bahn- oder Folienmaterial hergestellt sind, von dem Teile zur Bildung der eindringenden und aufnehmenden Verbindungsglieder vertieft sind, wobei die eindringenden Verbindungsglieder (1) einen geschlossenen Umfang und die Querschnitte der eindringenden und der aufnehmenden Verbindungsglieder zusammenpassende Formen von im wesentlichen komplementärer Größe haben,

dadurch g e k e n n z e i c h n e t

daß wenigstens das die eindringenden Verbindungsglieder (1) tragende Flächenelement (3) mehrere Lagen aus wenigstens zwei unterschiedlichen Polymeren enthält, und daß das bahn- oder folienförmige Material eines der Flächenelemente einen in Wärme reagierenden Klebstoff zur Bildung einer lösbaren Befestigung zwischen den eindringenden und den aufnehmenden Gliedern (1, 2) enthält.

2. Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung nach Anspruch 1 mit den folgenden Schritten:

(a) Erhitzen wenigstens eines Flächenbereichs einer warmformbaren Polymerbahn auf die Erweichungstemperatur;

(b) Plazieren des erhitzten Bereichs zwischen einer Prägeform, bei der ein dieser Fläche zu erteilendes Profil als Negativkopie ausgebildet ist, und einem Stempel mit einem dem negativen Profil der Prägeform entsprechenden erhabenen Profil;

(c) Treiben des Stempels in die Form zur Verformung des erhitzten Materials;

(d) Unterwerfen des erhitzten Materials einem verminderten Druck von der Prägeformseite her;

(e) Abkühlen der Bahn unter deren Warmverformungstemperatur;

(f) Entfernen der Stempels von der Prägeform;

(g) Entfernen des vertieften Bereichs der Bahn von der Prägeform und vor, während oder nach der Durchführung der Schritte (a) bis (g);

(h) Beschichten einer der Bahnen mit einem in Wärme reagierenden Klebstoff;

(i) Aufbringen dieser Bahn auf die andere Bahn; und

(j) Erhitzen der Anordnung von Bahnen zur Bildung einer abziehbaren Versiegelung.