DE69207843T2

DE69207843T2 - Heissklebeverfahren

Info

Publication number: DE69207843T2
Application number: DE69207843T
Authority: DE
Inventors: Kenji Hayashi; Takayuki Imai; Junichi Kaminaga; Hiroya Shiki; Ken Shimatani; Hideki Yamamoto
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1991-08-01
Filing date: 1992-07-30
Publication date: 1996-06-05
Anticipated expiration: 2012-07-31
Also published as: EP0529336A1; EP0529336B1; DE69207843D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum thermischen (Ver)schmelzen oder Heißkleben konstituierender Materialien zur Herstellung von Behältern, insbesondere betrifft sie ein Verfahren, bei dem eine einen Polyolefin- und einen Polyesterbereich oder -teil umfassende Oberfläche thermisch mit einer Polyesteroberfläche verschmolzen (heißgeklebt) wird.
Getränkebehälter wie etwa für Milch, Milchgetränke, Fruchtgetränke und alkoholische Getränke sind normalerweise auf der Grundlage von Papier hergestellt, deren innere Oberfläche mit Polyolefinen behandelt ist; die Verwendung derartiger konstituierender Materialien wurde prinzipiell mit ihrer hygienischen Eigenschaft, Wasserdichtigkeit, Dampfbeständigkeit und Warmversiegelbarkeit gerechtfertigt.
Unter den üblichen konstituierenden Materialien zur Herstellung von Behältern sind diejenigen mit einem Gehäuse, wie in Fig. 3 gezeigt, insbesondere eines solchen, um alkoholische Getränke zu enthalten, so angepaßt, daß die Endflächen der konstituierenden Materialien an der Verbindungsstelle nicht derart freiliegen, daß sie mit dem Inhalt des Behälters in Kontakt geraten. Derartige Endstücke, welche thermisch verschmolzen oder heißgeklebt werden, sind in Fig. 3 bei A mit einem Kreis gekennzeichnet und in Fig. 4 im Querschnitt vergrößert dargestellt. Das Endstück des einen konstituierenden Materials ist über die Länge, die zur Bindung notwendig ist, einwärts gefaltet, und die äußere Oberfläche des so erhaltenen Umschlags ist mit der inneren Oberfläche des entsprechenden Endstücks des anderen Materials verbunden. Das dazu üblicherweise eingesetzte Verfahren besteht darin, daß der äußere Teil des Basispapiers (d.h. der Teil, der dem Umschlag entspricht und der sich im allgemeinen auf das Zentrum des Papiers in der Richtung seiner Dicke erstreckt) um eine gewisse Länge am Ende entfernt und der verbleibende innere halbe Teil der Papierdicke in die äußere entfernte Fläche zurückgefaltet wird. Infolgedessen werden die inneren Oberflächen der beiden konstituierenden Materialien in dem in Fig. 4 mit X bezeichneten Bereich miteinander verbunden, wohingegen in dem mit Y bezeichneten Bereich die äußere Oberfläche des einen Materials mit der inneren Oberfläche des anderen Materials verbunden ist.
Üblicherweise wurden als konstituierende Materialien sowohl für die innere als auch für die äußere Oberfläche der Behälter Polyolefine verwendet. Tatsächlich jedoch adsorbieren Polyolefine die Geschmacksingredienzien der Getränke oder sind für sie permeabel, so daß Behälter, welche Polyolefine als Materialien zur Herstellung der inneren Oberflächen verwenden, nicht in der Lage sind, die den Getränken inhärenten Aroma und Geschmack aufrechtzuerhalten. Wenn die konstituierenden Materialien mittels Polyolefinextrusionsbeschichtung hergestellt sind, ist es außerdem wahrscheinlich, daß es zur Oxidation kommt, was zu einem schlechten Geruch führt.
Um diese Probleme zu lösen, sind konstituierende Materialien für Behälter vorgeschlagen worden, die anstelle der Polyolefine Polyester an der Innenseite der Behälterwand verwenden, insbesondere solche mit einer guten Warmversiegelbarkeit. Dieser Vorschlag hat sich jedoch als unpraktisch erwiesen, falls die miteinander zu verbindenden konstituierenden Materialien als Basis Papier haben, da Papier, das einen Wärmeisolator darstellt, effektiv das Warmversiegeln der miteinander zu verbindenden Endstücke verhindert. Unter diesen Umständen werden die miteinander thermisch zu verschmelzenden Oberflächen mit einem Gasbrenner oder anderen geeigneten Vorrichtungen abgeflammt, bis sie geschmolzen sind, woraufhin die geschmolzenen Oberflächen übereinander gelegt werden, um sie miteinander zu verschmelzen. Dieses Verfahren wird im allgemeinen als "Flammbehandlung" bezeichnet. Wenn jedoch eine der beiden miteinander zu verbindenden Oberflächen aus zwei oder mehreren Materialien besteht, z.B. einem Polyesterteil und einem Polyolefinteil, so produziert die Flammbehandlung niedere Oxide auf der Oberfläche des Polyesterteils. Diese Oxide verhindern, daß die Polyesteroberfläche effektiv mit der anderen Oberfläche, welche allein aus Polyester besteht, verbunden wird, wodurch es in dem in Fig. 4 mit X bezeichneten Bereich zur unvollständigen Bindung kommt.
Die Erfinder haben schon früher eine Patentanmeldung über ein Verfahren eingereicht, bei dem eine einen Polyolefin- und einen Polyesterteil umfassende Oberfläche und eine Polyesteroberfläche heißgeklebt werden können (japanische Patentanmeldung Nr. 23729/1990); dieses vorgeschlagene Verfahren bestand aus den Verfahrensschritten, daß die einen Polyolefin- und einen Polyesterteil umfassende Oberfläche einer Flammbehandlung unterzogen wird, anschließend dieselbe Oberfläche heißluftbehandelt wird, wobei die Polyesteroberfläche ebenfalls mit Heißluft behandelt wird, und daß schließlich die beiden Oberflächen zusammengepreßt werden, so daß sie thermisch miteinander verschmolzen oder heißgeklebt werden. Es wurde jedoch gefunden, daß für den Fall, daß die einer Flammbehandlung unterzogene Oberfläche aus einem Polyolefin- und einem Polyesterteil besteht, der Polyester entweder oxidiert oder hydrolysiert wird, was in Bezug auf das thermische Verschmelzen mit der anderen Oberfläche, welche allein aus Polyester besteht, zu gegenteiligen Effekten führt.
Die JP-A-1241434 offenbart ein Verfahren zur Ausbildung des klebenden Teils eines Umschlags, wobei der seitliche Teil der einen Seite eines laminierten Blatts an die Seite einer Oberflächenschicht anhaften gelassen wird durch Einschieben dieser Seite in die Oberflächenschichtseite. Das laminierte Blatt umfaßt eine Oberflächenschicht, welche ein Polyolefinharz und eine rückseitige Schicht umfaßt, die wiederum ein niederkristallines lineares gesättigtes Polyesterharz umfaßt, wobei die Polyolefinharzoberfläche und die Polyesterharzoberfläche mittels Durchführen der Flammbehandlung miteinander verklebt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mittels dessen eine Oberfläche mit einem Polyolefin- und einem Polyesterteil mit einer Polyesteroberfläche thermisch verschmolzen sein kann, so daß hohe Bindungsfestigkeit erzielt wird.
Die Erfinder haben intensive Untersuchungen durchgeführt, um die vorstehend erwähnte Aufgabe zu lösen; dabei wurde gefunden, daß dies mittels eines Verfahren gelingen konnte, bei dem ein Teil mit einer wenigstens einen Polyolefin- und einen Polyesterbereich umfassenden Oberfläche und ein Teil mit einer Polyesteroberfläche thermisch an diesen zwei Oberflächen miteinander verschmolzen werden; das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß es die Verfahrensschritte umfaßt, daß man den Polyolefinbereich der ersten Oberfläche einer Flammbehandlung unterzieht, anschließend den Polyesterbereich dieser ersten Oberfläche und die zweite Polyesteroberfläche mit Heißluft behandelt, schließlich die beiden Oberflächen zusammenpreßt, so daß sie thermisch miteinander verschmelzen.
Dieselbe Aufgabe kann auch mittels eines Verfahrens gelöst werden, bei dem der Polyolefinteil oder -bereich der ersten Oberfläche einer Flammbehandlung unterzogen wird, anschließend mit Heißluft behandelt wird, wobei der Polyesterbereich lediglich mit Heißluft behandelt wird, die zweite Polyesteroberfläche ebenfalls mit Heißluft behandelt wird und schließlich die beiden Oberflächen zusammengepreßt werden, so daß sie thermisch miteinander veschmelzen.
In der Praxis liegen die Polyolefin- und Polyesterbereiche der ersten Oberfläche benachbart zueinander und die an einem Bereich angewandte Flamme wird in gewissem Umfang mit der Heißluft überlappen, die an den benachbarten Bereich angewandt wird. Es sollte jedoch festgehalten werden, daß solch ein Überlappen nur so lange zulässig ist, so lange es nicht nachteilige Auswirkungen in Bezug auf die erfindungsgemäße Aufgabe zeigt.
Fig. 1 zeigt schematisch die Reihenfolge von Verfahrensschritten zur Durchführung des thermischen Verschmelzens mittels eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist ein Querschnitt, wie er sich in der Richtung des Vorrückens des Werkstücks in Schritt (A) von Fig. 1 darstellt;
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht, die das Gehäuse eines Behälters zeigt, der mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt ist;
Fig. 4 stellt einen vergrößerten Querschnittsbereich des in Fig. 3 mit A bezeichneten Bereichs dar, der einen Teil der Fläche zeigt, welcher mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens verbunden ist.
Fig. 1 zeigt schematisch die Reihenfolge von Verfahrensschritten zur Herstellung eines Behältergehäuses mittels des erfindungsgemäßen Heißklebeverfahrens. In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen (1) ein laminierter Film (1) gezeigt, der auf der einen Seite eine Polyesteroberfläche (2) aufweist, die die innere Oberfläche des Behälters ausmachen wird, und auf der anderen Seite eine Polyolefinoberfläche (3), die die äußere Oberfläche des Behälters zur Verfügung stellen wird, zusammen mit der an einem Endteil (4) befindlichen Polyesteroberfläche (2').
Wie in Fig. 1A gezeigt, wird die Polyolefinoberfläche (3) an einem Endstück (4) mit der Flamme eines Gasbrenners (5) und anschließend die Polyesteroberfläche (2') mit der aus einer Düse (6) kommenden heißen Luft behandelt.
In einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform können der laminierte Film (1) mit der auf einer Seite befindlichen Polyesteroberfläche (2), welche die innere Oberfläche des Behälters ausmachen wird, und auf der anderen Seire die Polyolefinoberfläche (3), welche die äußere Oberfläche des Behälters ausmachen wird, ebenso wie die Polyesteroberfläche (2') an einem Endstück (4) unterschiedlich behandelt werden. Zunächst wird - wie in Fig. 1A gezeigt - die Polyolefinoberfläche (3) an einem Endstück (4) mit der Flamme eines Gasbrenners (5) und anschließend mit aus einer Düse (6) kommender heißer Luft behandelt, wobei zur gleichen Zeit die Polyesteroberfläche (2') an dem Endstück (4) ebenfalls mit heißer Luft behandelt wird.
Wenn der Polyester hoher Temperatur in der Gegenwart von Feuchtigkeit ausgesetzt wird, wird er hydrolysiert, so daß er unter einer nachteiligen Verschlechterung seiner physikalischen Eigenschaften leidet wie etwa der Warmversiegelbarkeit; deshalb wird die Flammbehandlung unter Verwendung einer Gasflamme mit viel Wasser vorzugsweise vor der Behandlung mit heißer Luft durchgeführt. Falls die Behandlung mit heißer Luft an den Polyester zuerst angewandt wird, bevor die Behandlung des Polyolefins mit der Gasflamme erfolgt, wird der voll aufgeheizte Polyester durch die auf das benachbarte Polyolefin angewandte Flamme mitbeeinflußt und es besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, daß es zur Hydrolyse des Polyesters kommt. Falls andererseits die Flammbehandlung zuerst erfolgt, muß man den Polyester noch erhitzen und es ist nicht sehr wahrscheinlich, daß Hydrolyse auftritt.
Das andere Endstück der Polyesteroberfläche (2) wird mit heißer Luft behandelt, welche aus den Düsen (6') und (6") ausströmt. Nach den vorstehend beschriebenen notwendigen Behandlungen wird das Endstück (4) über die zum Binden oder (Ver)Kleben notwendige Länge einwärts gefaltet und die äußere Oberfläche der so erhaltenen Umstülpung wird in Kontakt mit der Polyesteroberfläche am anderen Ende gebracht, welche der Behandlung mit heißer Luft wie in Fig. 1B gezeigt unterzogen wurde; daran schließen sich Kompression und Heißkleben an, wodurch das Gehäuse eines Behälters mit - wie in Fig. 1C gezeigt - miteinander verbundenen inneren und äußeren Oberflächen hergestellt ist.
Die erfindungsgemäß auf dem Polyolefinteil der ersten Oberfläche, die zusätzlich zu dem Polyolefinteil einen Polyesterteil aufweist, durchgeführte Flammbehandlung dient in erster Linie dem Zweck, durch Oxidation des Polyolefins polare Gruppen einzuführen. Bei einer für diese Flammbehandlung typischen Vorgehensweise wird ein Kontakt mit einer Flamme hergestellt, welche durch Verbrennung einer Mischung von Luft mit einem brennbaren Gas wie etwa Propan hergestellt wird. Die Kontaktzeit liegt vorzugsweise im Bereich von 0,001 bis 1,5 Sekunden, stärker bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 0,6 Sekunden. Falls die Kontaktzeit kleiner ist als 0,001 Sekunden, wird das Polyolefin nicht ausreichend aktiviert, um die gewünschte Bindung mit dem Polyester herzustellen. Falls die Kontaktzeit länger ist als 1,5 Sekunden, wird das Polyolefin wegschmelzen oder manchmal auch wegbrennen. Darüber hinaus kann der benachbarte Polyester wegen der Wärme und der Feuchtigkeit in der Flamme hydrolysiert werden, was Verschlechterungen in der Bindungsfestigkeit hervorruft.
Die auf dem Polyesterteil der flammbehandelten Oberfläche, welche also auch einen Polyolefinteil aufweist, sowie auf der Polyesteroberfläche, welche mit dem Polyolefin- und Polyesterteil zusammengeklebt wird, durchgeführte Heißluftbehandlung ist dazu da, die beiden Oberflächen zu erweichen. Bei einem typischen Verfahrensschritt dieser Heißluftbehandlung wird bei 300 bis 1000ºC heiße Luft gegen jede Oberfläche durch Düsen hindurch 0,2 bis 5 Sekunden lang geblasen. Der Polyesterteil derjenigen Oberfläche, die auch einen Polyolefinteil aufweist, braucht nicht unmittelbar nach der Flammbehandlung mit heißer Luft behandelt zu werden, jedoch ist es bevorzugt, daß dies in Reihe mit der Flammbehandlung erfolgt.
Erfindungsgemäß werden die beiden Oberflächen nach der Flamm- und Heißluftbehandlung übereinander gelegt, bevorzugt unmittelbar nach der Heißluftbehandlung; anschließend werden sie so komprimiert oder zusammengedrückt, daß sie in dem weichen Zustand miteinander thermisch verkleben. Das Zusammendrücken der beiden Oberflächen wird vorzugsweise bei einem Druck von nicht weniger als 0,05 kg/cm² durchgeführt.
Der Ausdruck "ein Teil mit einer Oberfläche, die wenigstens einen Polyolefin- und einen Polyesterbereich umfaßt" meint ein solches Teil, das wenigstens die beiden folgenden Bereiche aufweist, nämlich einen bei dem ein Polyolefin an der Oberfläche exponiert ist, wie durch den Bereich Y in Fig. 4 beispielhaft verdeutlicht, und einen bei dem ein Polyester an der Oberfläche exponiert ist, wie durch den Bereich X in Fig. 4 beispielhaft verdeutlicht.
Der Erläuterung dienende Polyolefine beinhalten Polyethylen und Polypropylen. Unter Berücksichtigung der Einfachheit der Herstellung des Behälters sind Polyester bevorzugt, bei denen es sich um Polyesterharze mit einer hohen Warmversie gelbarkeit handelt. Beispiele solcher "warmversiegelbaren" Polyesterharze beinhalten solche Harze mit einem niedrigen Grad an Kristallinität sowie nichtkristalline Polyesterharze mit einer Glasübergangstemperatur (Tg) von 50ºC bis 150ºC. Bei der Verwendung von Polyesterharzen mit Tg von weniger als 50ºC kann es manchmal zu Problemen kommen, wie etwa einem Blockieren des Harzes, welches während der nachfolgenden Behandlungsschritte und des Lagerns des Behälters weich und klebrig wird. Bei Verwendung von Polyesterharzen mit einem Tg von höher als 150ºC kann es manchmal schwierig sein, Taschen oder Kisten mittels Heißklebens herzustellen. Des weiteren sind hochkristalline Polyesterharze nicht nur niedrig in Bezug auf ihre Warmversiegelbarkeit, sondern auch brüchig.
Polyesterharze sind Copolymere von polybasischen Säuren und Polyolen. Bevorzugte polybasische Säuren sind solche, die Terephthalsäure als Hauptbestandteil enthalten; bevorzugte Polyole sind solche, die Ethylenglycol als Hauptbestandteil enthalten. Andere polybasische Säuren und Polyole können als Comonomerkomponenten enthalten sein.
Spezifische Beispiele der warmversiegelbaren Polyester, die erfindungsgemäß verwendet werden können, beinhalten: (1) ein Co-Kondensationspolymer eines Diols mit zwei oder mehr dibasischen Säuren, umfassend Terephthalsäure als Hauptkomponente; (2) ein Co-Kondensationspolymer von Terephthalsäure mit zwei oder mehr Diolen; sowie (3) eine Polymerlegierung bestehend aus einem modifizierten Polyolefin und Polyethylenterephthalat oder den Co-Kondensationspolymeren (1) oder (2).
Andere dibasische Säuren als Terephthalsäure, die als Comonomerkomponenten verwendet werden können, beinhalten: aromtische Dicarbonsäuren wie etwa Isophthalsäure, Naphthalindicarbonsäure, Diphenyldicarbonsäure, Diphenoxyethandicarbonsäure, Diphenyletherdicarbonsäure und Diphenylsulfondicarbonsäure; alicyclische Dicarbonsäuren wie etwa Hexahydroterephthalsäure und Hexahydroisophthalsäure; aliphatische Dicarbonsäuren wie etwa Adipinsäure, Sebacinsäure und Azelainsäure; Oxysäuren wie etwa p-β-Hydroxy ethoxybenzoesäure, p-Oxybenzoesäure und &epsi;-Oxycaprinsäure.
Beispielhafte Diole sind Glykole wie etwa Ethylenglykol, Propylenglykol, 1,4-Butandiol, 1,4-Dicyclohexandimethanol, Trimethylenglykol,Tetramethylenglykol, Hexamethylenglykol, Dekamethylenglykol, Neopentylglykol, Diethylenglykol, 1,1-Cyclohexandimethylol, 1,4-Cyclohexandimethylol, 2,2-bis(4-β-Hydroxyethoxyphenyl)propan, bis-(4-β-Hydroxyethoxyphenyl)sulfoncyclohexandiol, 1,4-bis(β-Hydroxyethoxy)benzol und 1,3-bis(β-Hydroxyethoxy)benzol.
Beispielhafte modifizierte Polyolefine beinhalten Gopolymere von Ethylen und ungesättigten Carbonsäuren oder Estern derselben wie auch Ionomere. Zur Erläuterung genannte ungesättigte Carbonsäuren oder Ester derselben beinhalten Acrylsäure, Methacrylsäure, Methylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylacrylat und Ethylmethacrylat. Copolymere von Ethylen und ungesättigten Carbonsäuren oder Estern derselben enthalten vorzugsweise ungesättigte Carbonsäuren in einer Menge von 3 bis 20 Gew.-%; im Falle der Ester solcher ungesättigter Carbonsäuren liegt der Gehalt vorzugsweise im Bereich von 1 bis 20 Gew.-%.
Die vorstehend genannten, erfindungsgemäß brauchbaren Polyesterharze können Nukleieragenzien oder verschiedene Additive beinhalten, Gleitmittel, Antiblockieragenzien, Stabilisatoren, Schleierverhinderungsagenzien sowie Farbstoffe eingeschlossen. Brauchbare Nukleiermittel sind Feinteilchen von Polyolefinen oder anorganischen Materialien mit einer Teilchengröße von 2 - 10 µm.
Beispielhafte Polyolefine beinhalten Polyethylen niedriger Dichte (LD-Polyethylen), Polyethylen hoher Dichte (HD-Polyethylen), lineares LD-Polyethylen und Polypropylen; beispielhafte anorganische Materialien beinhalten Rußschwarz, Talk, Gips, Silica, Aluminiumoxid, Calciumcarbonat, Titandioxid, Graphit, Glaspulver und Metallpulver.
Der vorstehend genannte Begriff "ein Teil mit einer Polyesteroberfläche" bedeutet, daß es sich hierbei um ein Teil handelt, dessen Oberfläche allein aus Polyester zusammengesetzt ist, was mit dem vorstehend beschriebenen "warmversiegelbaren Polyesterharz" gleich sein kann.
Erfindungsgemäß kann das Teil mit einer Oberfläche, die wenigstens einen Polyolefin- und einen Polyesterteil umfaßt, ein von dem Teil mit einer Polyesteroberfläche getrennter Filmteil sein. Aber vom Gesichtspunkt der Leichtigkeit der Behälterherstellung sind die beiden Teile vorzugsweise in die Form eines einzigen Films integriert, beispielsweise in der Art, daß ein laminierter Film vorliegt, der auf der einen Seite des Substrats eine Polyesteroberflächenschicht und auf der anderen Seite eine Oberflächenschicht aufweist, deren Endbereich aus einem Polyesterteil und einem Polyolefinteil, wie in Fig. 4 gezeigt, zusammengesetzt ist. Unter dem Gesichtspunkt der Leichtigkeit der Behälterherstellung ist die Breite des die Polyesteroberfläche einschließenden, umgeschlagenen Bereichs oder die Länge der Fläche X in Fig. 4 vorzugsweise im Bereich von 1 bis 15 mm. Der Erläuterung dienende Anordnungen von Schichten, die bei derartigen laminierten Filmen verwendet werden können, umfassen die Kombination von "Polyester/Haftschicht/gereckter Kunststoff/Metallfolie /Klebharz/Papier/Polyethylen".
In der vorstehend beschriebenen Schichtenanordnung sind die Polyester- und Polyethylenschichten jeweils aus den vorstehend beschriebenen Polymeren hergestellt; ihre Dicke liegt vorzugsweise in dem Bereich von 5 - 60 µm bzw. 5 - 50 µm.
Die Haftschicht kann aus einem Klebharz, einem Laminat eines solchen Klebharzes und einem Polyolefin oder einem Klebmittel oder einem Primerbeschichtungsmittel zusammengesetzt sein. Beispielhafte Klebharze umfassen ethylen-α-olefinische Copolymere und mit ungesättigten Carbonsäuren modifizierte Polyolefine mit Dichten von nicht höher als 0,910. Beispielhafte Polyolefine beinhalten Polyethylen, Polypropylen, Polybuten, Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, Ethylenacrylsäure-Copolymer, Ethylenmethacrylsäure-Copolymer sowie Ethylen-α-Olefincopolymer. Der Ausdruck "mit ungesättigten Carbonsäuren modifizierte Polyolefine", wie er vorstehend verwendet wurde, meint die vorstehend genannten Polyolefine, welche mit Carbonsäuregruppen, Säureanhydridgruppen oder Derivaten derselben copolymerisiert oder pfropf-polymerisiert sind. Spezielle Beispiele von Carbonsäuregruppen, Säureanhydridgruppen und Derivate derselben umfassen Methacrylsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Methacrylsäureanhydrid, Maleinsäureanhydrid, Ethylmethacrylat, Glycidylacrylat und Glycidylmethacrylat. Beispielhafte Klebmittel umfassen Klebmittel auf der Basis von ein- oder zweifach reaktiven Urethanen, Klebmittel auf der Basis von Polyester, Klebmittel auf der Basis von Acrylurethan und Klebmittel auf der Basis von Epoxyurethan. Beispielhafte Primerbeschichtungsmittel umfassen Polyethylenimin sowie Alkyltitanat.
Zur Verhinderung der Permeation des Inhalts aufgrund von Bruch in Metallfolien können gereckte Kunststoffschichten zur Verfügung gestellt werden. Gereckte Kunststoffe, welche vorzugsweise in den gereckten Kunststoffschichten enthalten sind, sind biaxial gereckte Polyester- oder Nylonharze, welche dadurch hergestellt werden, daß man Polyester- oder Nylonharze biaxial um einen Faktor von 4 bis 6 sowohl in Maschinen- und senkrechter Richtung dazu reckt und anschließend die gereckten Harze warmhärtet.
Das Substrat des erfindungsgemäß zu verwendenden Laminats kann von einem beliebigen Typ sein, der als Strukturträgermaterial für Behälter verwendbar ist; vorzugsweise ist Papier in der konstituierenden Schicht des Substrats enthalten. Bevorzugte Beispiele für in das Substrat zu inkorporierende Papiere umfassen Karton aus weißem Papier, Milchkartonpapier und säurebeständige Papiere, die ein Grundgewicht von 100 bis 400 g/m² haben.
Auf das in dem Substrat vorhandene Papier wird normalerweise eine Metallfolie aufgelegt, um verschiedene Wirkungen zu erreichen, wie etwa um den Behälter für Getränke undurchlässig zu machen, ihm die Qualität einer Gasbarriere zu verleihen, um den Zugang von Sauerstoff von außerhalb zu verhindern, sowie um ihm die Eigenschaft eines Lichtschutzes zu verleihen. Bei einer bevorzugten Metallfolie handelt es sich um eine Aluminiumfolie mit einer Dicke von 6 - 200 µm. Die Metallfolien können auf dem Papiersubstrat mit Hilfe von mit ungesättigten Carbonsäuren modifizierten Polyolefinen, Ionomerharzen sowie anderen Harzen aufgebracht werden, wobei es sich um die gleichen vorstehend diskutierten Klebharze handelt.
Anstelle von Metallfolien können auch aufgedampfte Glasbeschichtungen verwendet werden.
Die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Behälter können in verschiedenen Formen vorliegen, welche dazu verwendet werden sollen, hochgradig permeationsfähige Getränke wie etwa Alkoholgetränke, Whisk(e)y, Fruchtsäfte, Kaffee, Ptisan, Oolong, Mineralwasser und Suppen zu enthalten.
Falls wie im Stand der Technik bei der Herstellung eines Behälters eine Polyolefinoberfläche und eine Polyesteroberfläche thermisch miteinander lediglich mittels Heißluftbehandlung verbunden werden, ist die daraus resultierende Adhäsion zwischen den zwei Oberflächen inadäquat. Falls andererseits lediglich eine Flammbehandlung durchgeführt wird, ist die Bindung zwischen zwei aneinander grenzenden Polyesteroberflächen entweder inadäquat oder vollkommen unmöglich. Erfindungsgemäß wird jedoch der Polyolefinteil einer Oberfläche, welche auch einen Polyesterteil aufweist, entweder lediglich nur einer Flammbehandlung oder aber einer von einer Heißluftbehandlung gefolgten Flammbehandlung unterzogen, wobei die allein aus Polyester hergestellte andere Oberfläche lediglich einer Heißluftbehandlung unterzogen wird und danach die beiden Oberflächen zusammengedrückt werden. Als Ergebnis wird eine ausreichende Bindung zwischen den Polyolefin- und Polyesteroberflächen sowie zwischen benachbarten Polyesteroberflächen sichergestellt.
Zur weiteren Erläuterung der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend einige Beispiele aufgeführt, in denen jedoch keine Beschränkung zu sehen ist:

Beispiel 1

Bei dem einen Ende eines Laminats mit der nachfolgend beschriebenen Schichtenanordnung wurde über eine gegebene Länge von diesem Ende die Polyethylenschicht von der inneren Papierschicht getrennt. Danach wurde - wie in Fig. 4 gezeigt - der verbleibende Teil einschließlich der Polyesterschicht rückwärts über eine Breite von 8 mm einwärts in der Weise gefaltet, daß die Polyester (PET)-Schicht als äußere Schicht zu liegen kam, wodurch ein laminierter Film mit einer Oberfläche, welche sowohl einen Polyester- als auch einen Polyethylenteil aufwies, hergestellt wurde. Schichtenanordnung Polyester (PET)/ biaxial gerichtetes Polyester (OPET)/ Aluminiumfolie (Al)/ Ionomer/ Papier/ Polyethylen (PE)
wobei es sich bei dem Polyester um Selar PTX 207 (Produkt der Mitsui-Du Pont Polychemical Co., Ltd.) handelte, welches sich zusammensetzte aus Terephthalsäure, Isophthalsäure und Ethylenglykol.
Die Oberfläche des Laminatfilms mit einem Polyester- und einem Polyethylenteil wurde mit der Flamme einer Propan-Luft-Gasmischung abgeflammt, welche auf den Polyethylenteil wie in Fig. 1 gezeigt angewendet wurde. An diese 0,5 Sekunden dauernde Flammbehandlung schloß sich eine Behandlung mit Heißluft (400ºC) an, wobei die Heißluft von den Düsen (6) gegen den Polyesterteil der Oberfläche und bei der Polyesteroberfläche an das andere Ende 1½ Sekunden lang geblasen wurde. Nach der Heißluftbehandlung wurden die behandelten Filmoberflächen sofort mit einem Druck von 0,2 kg/cm² zusammengedrückt, so daß sie thermisch verschmolzen oder heißgeklebt wurden.
Die Festigkeit der erhaltenen Bindung wurde mit der nachfolgend beschriebenen Methode gemessen, und das Ergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt.
Messung der Bindungsfestigkeit: Der verbundene (verklebte) Film wurde in Streifen von 15 mm Breite geschnitten und die beiden Seiten des Films wurden mit einer Geschwindigkeit von 300 mm/min auseinandergezogen, um die Bindungsstärke zu messen.

Beispiele 2 - 5

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß der Polyester durch PET G 5116 (hergestellt von Eastman Kodak Company) ersetzt wurde, wobei es sich um das Kondensationsprodukt eines dibasischen Säurebestandteils und eines Glykolbestandteils mit 1,4-Cyclohexan- Dimethanol handelt (Beispiel 2). Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde auch wiederholt, mit der Ausnahme, daß die Dauer der Heißluftbehandlung oder der Flammbehandlung gemäß Tabelle 1 (Beispiele 3 - 5) geändert wurde. Die Bindungsstärke jeder Probe wurde wie in Beispiel gemessen, und die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 1 gezeigt.

Vergleichsbeispiele 1 - 3

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß keine Flammbehandlung (Vergleichsbeispiel 1) durchgeführt wurde. Das Verfahren gemäß Vergleichsbeispiel 1 wurde ebenfalls wiederholt, mit der Ausnahme, daß die Dauer der Heißluftbehandlung, wie in Tabelle 1 gezeigt, geändert wurde (Vergleichsbeispiele 2 und 3). Die Bindungsstärke (Klebfestigkeit) jeder Vergleichsprobe wurde wie in Beispiel 1 gemessen, und die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.

Vergleichsbeispiele 4 - 7

Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß keine Heißluftbehandlung durchgeführt wurde (Vergleichsbeispiel 4). Das Verfahren nach Vergleichsbeispiel 4 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß die Zeit der Flammbehandlung wie in Tabelle 1 geändert wurde (Vergleichsbeispiele 5 - 7). Die Bindungsstärke jeder Vergleichsprobe wurde wie in Beispiel 1 gemessen, und die erzielten Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1 Lauf Dauer der Flammbehandlung [sec] Dauer der Heißluftbehandlg. [sec] Klebfestigkeit;kgf/15mm Polyolefin/Polyester Beispiele Vergleichsbeispiele keine Bindung *:wg. übermäßiger Wärmeentwicklung
Wie aus Tabelle 1 klar wird, war die Festigkeit der Bindung zwischen den Polyolefin- und Polyesteroberflächen bei den Vergleichsbeispiele 1 - 3 unzureichend, bei denen lediglich Heißluftbehandlung durchgeführt wurde; demgegen- über war die Bindung zwischen den Polyesteroberflächen bei den Vergleichsbeispielen 4 - 7 entweder unzureichend oder unmöglich, bei denen lediglich die Flammbehandlung durchgeführt wurde. Jedoch wurde in den Beispielen 1 - 5 eine zufriedenstellende Bindung erzielt, sowohl zwischen der Polyolefin- und der Polyesteroberfläche als auch zwischen den Polyesteroberflächen, da eine Flamm- und eine Heißluftbehandlung auf vorher festgelegten Flächen des laminierten Films durchgeführt wurde.

Beispiel 6

Die Oberfläche eines laminierten Films vom selben Typ wie in Beispiel 1, der einen Polyester- und einen Polyethylenteil aufwies, wurde mit der Flamme einer Propan- Luftgasmischung, die auf den Polyethylenteil angewendet wurde, abgeflammt. Nach dieser 0,5 Sekunden dauernden Flammbehandlung wurde heiße Luft (400ºC) sowohl gegen den behandelten Polyethylenteil als auch den Polyesterteil dieser Oberfläche und auch gegen die andere Oberfläche, die lediglich aus Polyester bestand, geblasen. Nach dieser 1,5 Sekunden langen Heißluftbehandlung wurden die beiden behandelten Oberflächen des Films sofort mit einem Durck von 0,2 kg/cm² zusammengepreßt, so daß sie thermisch verschmolzen wurden. Die erhaltene Bindungsfestigkeit wurde wie in Beispiel 1 gemessen.

Beispiel 7

Die Vorgehensweise aus Beispiel 6 wurde wiederholt, mit der Ausnahme daß Polyester durch PET G 5116 (hergestellt von Eastman Kodak Company) ersetzt wurde, wobei es sich um das Kondensationsprodukt einer dibasischen Säurekomponente und einer 1,4-Cyclohexandimethanol enthaltenden Glykolkomponente handelt.

Beispiele 8 - 10

Das Verfahren von Beispiel 6 wurde wiederholt, mit der Ausnahme daß die Zeit der Heißluftbehandlung oder der Flammbehandlung, wie in Tabelle 2 gezeigt, geändert wurde. Die Festigkeit der Bindung jeder Probe wurde wie in Beispiel 1 gemessen, und die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.

Vergleichsbeisdiel 8

Das Verfahren von Beispiel 6 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß keine Flammbehandlung durchgeführt wurde. Das Ergebnis ist in Tabelle 2 gezeigt.

Vergleichsbeispiele 9 und 10

Das Verfahren von Beispiel 8 wurde wiederholt, mit der Ausnahme daß die Zeit der Heißluftbehandlung, wie in Tabelle 2 gezeigt, geändert wurde. Die Festigkeit der Bindung jeder Vergleichsprobe wurde gemessen; die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.

Vergleichsbeispiel 11

Das Verfahren von Beispiel 6 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß keine Heißluftbehandlung durchgeführt wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.

Vergleichsbeispiele 12 - 14

Das Verfahren von Vergleichsbeispiel 8 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß die Dauer der Flammbehandlung, wie in Tabelle 2 gezeigt, geändert wurde. Die Festigkeit der Bindung jeder Vergleichsprobe wurde gemessen; die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2 Lauf Dauer der Flammbehandlung [sec] Dauer der Heißluftbehandlg. [sec] Klebfestigkeit;kgf/15mm Polyolefin/Polyester Beispiele Vergleichsbeispiele keine Bindung *:wg. übermäßiger Wärmeentwicklung

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Wie aus Tabelle 2 klar wird, ist die Festigkeit der Bindung zwischen den Polyolefin- und Polyesteroberflächen unzureichend bei den Vergleichsbeispielen 8 - 10, wo lediglich Heißluftbehandlung durchgeführt wird; dagegen ist die Bindung zwischen den Polyesteroberflächen bei den Vergleichsbeispielen 11 - 14 entweder unzureichend oder unmöglich, wo lediglich Flammbehandlung durchgeführt wird. Dagegen konnte bei den Beispielen 6 - 10 eine zufriedenstellende Bindung sowohl zwischen der Polyolefin- und der Polyesteroberfläche als auch zwischen Polyesteroberflächen erzielt werden, da eine Flammbehandlung und eine Heißluftbehandlung auffestgelegten Bereichen des laminierten Films durchgeführt wurde.
Wie vorstehend diskutiert, stellt das erfindungsgemäße Verfahren sicher, daß eine Oberfläche, die einen Polyolefin- und einen Polyesterteil umfaßt, thermisch mit einer Polyesteroberfläche in Reihe mit einer Flammbehandlung und einer Heißluftbehandlung verschmolzen werden kann, wobei eine zufriedenstellende Festigkeit der Bindung erzielt wird.
Dabei handelt es sich um ein verbessertes Verfahren, bei dem ein Teil mit einer Oberfläche, welche wenigstens einen Polyolefin- und einen Polyesterteil umfaßt, mit einem Teil mit einer Polyesteroberfläche thermisch verschmolzen wird. Das Verfahren umfaßt die Verfahrensschritte, daß der Polyolefinteil der ersten Oberfläche einer Flammbehandlung unterzogen wird, anschließend der Polyesterteil dieser ersten Oberfläche und die zweite Polyesteroberfläche mit Heißluft behandelt wird und schließlich die beiden Oberflächen zusammengepreßt werden, so daß sie miteinander thermisch verschmelzen. Falls gewünscht kann der Polyolefinteil der ersten Oberfläche der Flammbehandlung und anschließend der Heißluftbehandlung unterzogen werden, wohingegen der Polyesterteil und die zweite Polyesteroberfläche lediglich mit Heißluft behandelt werden. Das Verfahren stellt sicher, daß die erste Oberfläche, die einen Polyolefin- und einen Polyesterteil umfaßt, mit der zweiten Polyesteroberfläche thermisch verschmolzen (heißgeklebt) wird, so daß hohe Festigkeit der Bindung erzielt wird.

Claims

1. Verfahren, mittels dessen ein Teil mit einer wenigstens einen Polyolefin (3)- und einen Polyesterbereich (2') umfassenden Oberfläche und ein Teil mit einer Polyesteroberfläche (2) thermisch an diesen beiden Oberflächen miteinander verschmolzen werden, wobei der Polyolefinbereich (3) der ersten Oberfläche einer Flammbehandlung, anschließend der Polyesterbereich (2') der ersten Oberfläche und die zweite Polyesteroberfläche (2) einer Heißluftbehandlung unterzogen werden und anschließend die beiden Oberflächen zusammengepreßt werden, so daß sie thermisch miteinander verschmelzen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Polyesterbereich (2') der ersten Oberfläche mit Heißluft nach der Flammbehandlung des Polyolefinbereichs (3) behandelt wird.

3. Verfahren, mittels dessen ein Teil einer wenigstens einen Polyolefin (3)- und einen Polyesterbereich (2') umfassenden Oberfläche und ein Teil mit einer Polyesteroberfläche (2) thermisch an diesen beiden Oberflächen miteinander verschmolzen werden, wobei der Polyolefinbereich (3) der ersten Oberfläche einer Flammbehandlung und anschließend einer Heißluftbehandlung unterzogen wird, während der Polyesterbereich (2') lediglich mit Heißluft behandelt wird, anschließend die zweite Polyesteroberfläche (2) mit Heißluft behandelt wird und schließlich die beiden Oberflächen zusammengepreßt werden, so daß sie thermisch miteinander veschmelzen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Flammbehandlung für eine Kontaktzeit von 0,001 bis 1,5 Sekunden durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Heißluftbehandlung mit Heißluft durchgeführt wird, welche bei einer Temperatur von 300 bis 1000ºC 0,2 bis 5 Sekunden lang verblasen wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Flammbehandlung in Reihe mit der Heißluftbehandlung durchgeführt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Polyolefin, aus dem der Polyolefinbereich (3) zusammengesetzt ist, Polyethylen oder Polypropylen ist.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Polyester, aus dem der Polyesterbereich (2') zusammengesetzt ist, ein warmversiegelbares Polyesterharz ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das warmversiegelbare Polyesterharz eine Glasübergangstemperatur von 50ºC bis 150ºC aufweist.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Teil mit einer wenigstens einen Polyolefin (3)- und einen Polyesterbereich (2') aufweisenden Oberfläche und das Teil mit einer Polyesteroberfläche (2) in einem einzigen Film enthalten sind.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei es sich bei dem einzelnen Film um einen laminierten Film (1) mit einer Polyesteroberflächenschicht (2) auf der einen Seite des Sub strats sowie einer Polyolefinoberflächenschicht (3) auf der anderen Seite handelt, welche einen Endbereich (4) aufweist, der einen Polyester (2')- und einen Polyolefinbereich umfaßt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der laminierte Film (1) ein paierhaltiges Substrat aufweist.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei der Polyesterbereich (2') eine Breite von 1 - 15 mm zeigt.