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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Herstellung einer Streckverpackungsplastikfolie.
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Der Aufbau und Eigenschaften von Folien und Verfahren zu
ihrer Herstellung sind im entsprechenden Stand der Technik
bekannt, wie zuin Beispiel durch die folgenden US-Patente
gezeigt wird.
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Alles 2 767 435 23.10.56
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Holladay et al 3 244 680 05.04.66
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Hufnagel et al 3 351 697 07.11.67
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Colombo 4 456 660 26.06.84
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Chill 3 619 460 09.11.71
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Stockmeyer 4 676 943 30.06.87
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Thimon 4 767 578 30.08.88
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Streckverpackungsfolien werden in der modernen Welt
ziemlich ausgedehnt verwendet. Streckverpackungen werden
besonders verwendet, um einzelne Einheitspackungen
miteinander zu verbinden, um eine Einheit zu bilden. Die
Streckverpackungen können auch die Einheit auf einem
Trägerelement befestigen, wie einer Palette oder ähnlichem.
Daher werden Streckverpackungen im allgemeinen beim Versand
von Gegenständen von einem Platz zu einem anderen benutzt.
Die Streckverpackungen halten die einzelnen Packungen
zusammen, um sowohl ihr Verschieben während des Transports
zu verringern als auch um dabei zu helfen, sie und ihren
Inhalt vor Schaden zu bewahren. Demgemäß werden
Streckverpackungen weitgehend beim Transportieren von
Packungen zum Beispiel von einem Hersteller zu einem
Warenlager, zu Geschäften und zu Endverbrauchern
verwendet.
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Um gut zu funktionieren, sollten diese Folien streckbar
sein, um die Packungen fest zu halten, und sollten auch
eine Elastizität haben, welche ausreichend ist, eine äußere
Gestalt der Einheit, welche durch die Packungen gebildet
wurde, zusammenzuschnüren und sich an sie anzupassen.
Einige dieser Folien schnüren jedoch so fest um die äußere
Gestalt herum, daß sie die Packungen und ihren Inhalt
beschädigen.
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Zusätzlich bestehen diese Folien oft aus Polyethylen,
Polyvinylchlorid, Ethylenvinylacetat, Ethylenmethylacetat
und Ethylen-Copolymer mit höheren Alpha-Olefinen, welche
zusammen im allgemeinen als lineare Polyethylen-Folien mit
geringer Dichte (hier im folgenden "LLDPE") bezeichnet
werden. Diese Verbindungen sind etwas teuer herzustellen.
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Bei der Bemühung einen Teil des Kostenproblems zu lösen,
haben einige Folienhersteller die Feinheit oder Dicke der
Folien verringert und dadurch etwas die Menge des
benötigten Materials für eine besondere Packungssituation
verringert. Bis jetzt wurde dies durch Strecken oder Ziehen
des Plastiks getan, während es noch im geschmolzenen
Zustand ist bei einer relativ hohen Temperatur, wenn es den
Extruder verläßt. Einige Personen haben sogar bestätigt,
daß Streckverpackungsfolien, welche eine verringerte Dicke
haben, fester sind als dickere Folien.
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Diese Aussagen sind jedoch nicht ganz richtig. Die
richtigere Aussage ist, daß eine Abnahme der Foliendicke
fast ausnahmslos zu einer bedeutenden Abnahme der absoluten
Festigkeit führt, hier im folgenden als "AF" bezeichnet
(Einheiten der Bruchkraft pro Einheiten der Breite),
während die so oft-berichtete relative Zugfestigkeit, hier
im folgenden als "RZF" bezeichnet (Einheiten der Bruchkraft
pro Einheit der Querschnittsfläche), konstant bleibt oder
sogar ansteigt. Dies führt nicht zu einer festeren Folie,
sondern ist eine einfache Mißinterpretation der
zugrundeliegenden Mathematik.
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Wenn zum Beispiel die Dicke der Folie um 50 Prozent
reduziert wird, und die absolute Festigkeit um 40 Prozent
abnimmt, dann erhöht sich die relative Zugfestigkeit um 20
Prozent. Insbesondere wenn man 45 kg Kraft braucht, um eine
500 mm breite und 25 µm dicke Folie (100 Pfund Kraft um
eine 20 Inch breite und 1 Milli-Inch dicke Folie) zu
brechen, dann ist
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AF = 100 lbs / 20 in 5,0 lbs/in oder 0,09 kg/mm
und
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RZF 100 lbs / (20 in x 0,001 in) = 5000 lbs/sq in
oder 3,5 kg/mm².
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Und wenn man 27 kg Kraft braucht, um eine 500 mm breite und
13 µm dicke Folie (60 Pfund Kraft um eine 20 Inch breite
und 0,5 Milli- Inch dicke Folie) zu brechen, dann ist
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AF = 60 lbs / 20 in = 3,0 lbs/in oder 0,05 kg/mm
und
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RZF 60 lbs / (20 in x 0,0005 in) = 6000 lbs/sq in
oder 4,2 kg/mm².
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Daher hat die 50-prozentige Verringerung der Dicke zu einer
schwächeren Folie geführt, da die AF bei der Folie mit der
verringerten Dicke bedeutend niedriger ist. Eine nichts
ahnende Person, welche nur auf die Zahlen schaut, ohne die
zugrundeliegende Mathematik zu verstehen, könnte glauben,
daß die in der Dicke verringerte Folie stärker ist. RZF ist
keine verläßliche Angabe der Folienfestigkeit, weil die
Dicke der Folie im Nenner erscheint und jede Verringerung
der Dicke als eine Schaffung einer festeren Folie
erscheinen läßt.
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FR-A-2 128 340 beschreibt ein Verfahren zur Bildung einer
Schrumpfverpackungsfolie, bei welchem die Folie mit einer
vorgeheizten Einstellrolle kontaktiert wird bevor sie um
eine Heißrolle läuft. Die Heißrolle bewegt sich mit einer
höheren Geschwindigkeit als die vorgeheizte Rolle, um eine
Verlängerung der Folie in Längsrichtung zu gewährleisten,
wenn sie zwischen der vorgeheizten Rolle und der Heißrolle
hindurchläuft.
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DE-A 2 036 031 offenbart ein Verfahren zur Bildung
monoaxial orientierter Schrumpfverpackungsfolie, bei
welchem man die Folie über eine erhitzte Rolle und dann
über eine kühle Rolle laufen läßt, wobei die kühle Rolle
mit einer größeren Geschwindigkeit rotiert als die erhitzte
Rolle. US-Patent Nr. 4 277 594 offenbart ein Verfahren zum
Bilden biaxial orienierter Schrumpfverpackungsfolie.
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Gemäß einem ersten Aspekt dieser Erfindung enthält ein
Verfahren zur Herstellung einer
Streckverpackungsplastikfolie die Schritte: Bilden einer
Folie aus geschmolzenem Material; Abkühlen der Folie zu
einem nicht-geschmolzenen Zustand; Ineingriffbringen der
abgekühlten Folie mit einem Primärspalt; Laufen der Folie
durch den Primärspalt; Ineingriffbringen der abgekühlten
Folie mit einem zweiten Spalt; Bewegen des zweiten Spalts
mit einer Geschwindigkeit, welche wesentlichen größer ist
als eine entsprechende Geschwindigkeit des Primärspalts und
dadurch die Folie plastisch und elastisch streckt, um die
Folie kaltzuorientieren; und Ineingriffbringen der
gestreckten Folie mit einer Vielzahl von Leitrollen bei
einer relativ niedrigen Spannung über eine Entfernung,
welche ausreichend ist, um es der Folie zu erlauben, sich
zu entspannen, um im wesentlichen ihre elastische
Deformation wiederherzustellen, bevor aus der Folie eine
Rolle gebildet wird.
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Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß sie eine
Streckverpackungsfolie liefert, welche eine gesteuerte
Spannung ohne Zusammenbrechen der Lastintegrität liefert.
Sie kann auch eine Streckverpackungsfolie liefern, welche
Handverpackern die gleichen Vorteile bietet wie sie Motor-
Vorstreckverpackern gewährt werden. Ferner liefert sie eine
Folie zum Umwickeln und Verpacken, welche weniger steif,
elastischer, weniger brüchig und reißfester ist als andere,
gegenwärtig erhältliche Folien ähnlicher Dicke. Es fehlen
ihr auch Probleme im Zusammenhang mit der
Streckfolienerholung nach Anwendung der Folie bei einer
Einheit, und sie hat eine verbesserte Festigkeit zum
Gewichtsverhältnis. Die Folie ist verwendbar als eine
Streckverpackung und alternativ für Träger für Behälter und
andere Gegenstände
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Ein besonderes Beispiel eines Verfahrens gemäß dieser
Erfindung wird nun mit Bezug auf die beiliegenden
Zeichnungen beschrieben, in welchen die gleichen
Bezugszahlen die gleichen Elemente identifizieren, bei
welchen
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Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm einer Vorrichtung
zur Anwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung zur
Herstellung einer vor-gestreckten Folie ist, und
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Fig. 2 eine Seitenansicht einer Einheit ist, welche auf
einer Trägerstruktur, wie einer Palette, angeordnet ist,
und eine externe Konfiguration bildet, um welche die
vorgestreckte Folie angewendet wird.
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Mit allgemeinem Bezug auf Fig. 1 ist eine Einrichtung 10
zur Herstellung einer vor-gestreckten Folie 12 gemäß den
Lehren der vorliegenden Erfindung in schematischer
Blockform dargestellt.
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Die Einrichtung 10 enthält insbesondere Mittel 14 bekannter
Konstruktion zum Bilden einer Folie aus geschmolzenem
Material, Mittel 16 zum Abkühlen der Folie, Mittel 18 zum
Strecken der Folie über den Fließpunkt des Vorratsmaterials
hinaus, Mittel 20 zum Entspannen der gestreckten Folie, und
Mittel 22 zum Aufwickeln der Folie zu einer Rolle. Alle der
Mittel 14 bis 22 sind entlang einer Folien-Fertigungsstraße
24 angeordnet. Das Mittel 16 ist entlang der
Fertigungsstraße 24 zwischen dem Mittel 14 und dem Mittel
18 angeordnet, während das Mittel 20 zwischen dem Mittel 18
und dem Mittel 22 angeordnet ist. Die bevorzugten
Ausführungsformen und besondere Funktionalität der Mittel
14 bis 22 werden im folgenden hier klarer werden.
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Es muß beachtet werden, daß die Folie 12 durch eine
Vielzahl von geeigneten Verfahren extrudiert werden kann.
Während die Erfindung besonders im Verhältnis zur
Folienextrusion, welche Luftblastechniken verwendet,
offenbart wird, welche im Stand der Technik bekannt sind,
bei welcher ein rundes Rohr geschmolzenen Vorratsmaterials
aufgeblasen wird, um eine Luftblase zu erzeugen, welche
später zusammenfällt, muß es klar sein, daß die Erfindung
nicht auf diese Art des Folienextrusionverfahrens
beschränkt ist. Die Erfindung kann erfolgreich bei anderen
Folienherstellungsverfahren angewendet werden, wie
Hartwalzenguß, Röhrenbadextrusion und ähnlichem.
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Wie in Fig. 1 dargestellt, enthält das Mittel 14 zum Bilden
einer Folie vorzugsweise eine Vielzahl von Extrudern 26,
welche mittels Zufuhrrohren 28 mit einer Düse 30
(Formwerkzeug) verbunden sind. Die Extruder 26 sind mit
einer Quelle, möglicherweise darin eingebaut, für
Vorratsmaterial, wie LLDPE und ähnlichem verbunden, welche
aus Gründen der Klarheit nicht dargestellt ist.
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Die Konstruktion und der Betrieb der Extruder 26 ist im
betreffenden Stand der Technik bekannt. Die Anzahl der
Extruder 26, welche in der Einrichtung 10 verwendet werden,
hängt von der gewünschten Zusammensetzung der Folie 12 ab.
Wenn es zum Beispiel gewünscht wird, daß die Folie 12 eine
dreischichtige Konstruktion hat, wobei jede Schicht
verschiedene Eigenschaften hat, dann würden drei Extruder
26 zusammen verwendet werden. Diese besondere Konstruktion
des Mittels 14 ist besonders nützlich bei der Koextrusion
von Haftschichten auf einer oder beiden Seiten eines festen
Substrates, wodurch eine Folie 12 hergestellt wird, welche
eine ausreichende Festigkeit hat, um Zerreißen zu
widerstehen und eine ausreichende Haftung hat, um es sich
zu ermöglichen, unter Spannung an sich selbst zu kleben.
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Die Extruder 26 erhitzen die Vorratsmaterialien zu einem
geschmolzenen Zustand und liefern die geschmolzenen
Vorratsmaterialien durch die Zufuhrrohre 28 zur Düse 30.
Die Düse 30 hat Mittel, im Stand der Technik bekannt, zur
Herstellung einer gewünschten extrudierten Gestalt. Im
Falle von geblasenen Folien, ist die Düse 30 so
ausgebildet, daß sie ein rundes, hohles Rohr aus
geschmolzenen Vorratsmaterialien herstellt. Die Düse 30 ist
ferner mit einem Luftstrom versehen, welcher durch eine
bekannte Druckluftquelle 32 mittels einer geeigneten
Zufuhrleitung 34 der Düse 30 zugeführt wird. Die Druckluft
tritt in die Düse 30 ein und wird dem Innern des hohlen
Rohres zugeführt. Die Druckluft tritt in das Rohr ein und
bläst es zu einer im wesentlichen rohrförmigen Blase 36
auf. Alternativ kann die Luftblase 36 aufgeblasen werden
und zusätzlich mit einer inneren Luftblasenkühl (ILK)-
Ausrüstung, welche Fachleuten bekannt ist, gekühlt werden.
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Die Luftblase 36 wird kontinuierlich weggezogen, wenn mehr
und mehr Vorratsmaterial der Düse 30 durch die Extruder 26
zugeführt wird. Daher bewegt sich ein Ende der Luftblase 36
entlang der Fertigungsstraße 24 weiter und weiter von der
Düse 30 weg zu einem Mittel 18 hin. Um die Form der
Luftblase 36 zu regulieren und um ihre äußere Peripherie zu
festigen, so daß die Druckluft keine Löcher durch die
Luftblase 36 hindurch bildet, werden Kühlmittel 16 entlang
der Fertigungsstraße 24 vorgesehen.
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Das Kühlmittel 16 ist gewöhnlich in der Form von Gebläsen
38, welche gesteuerte Luftströme gegen die Peripherie der
Luftblase 36 richten. Vorzugsweise ist die Luft, welche die
Ströme enthält, durch geeignete Mittel gekühlt oder
abgeschreckt, wie einen Klimatisator und ähnliches, und die
Ströme werden gegen die innere und äußere Peripherie der
Luftblase 36 gerichtet. Die Gebläse 38 verringern die
Temperatur des Vorratsmaterials, welches die Luftblase 36
enthält, im wesentlichen zu seinem Gefrierpunkt hin und
ungefähr gleich zur Umgebungstemperatur. Das
Blasenmaterial ändert sich von einem geschmolzenen Zustand
zu einem im wesentlichen gefroren Zustand bei einer relativ
kurzen Übergangszone, welche durch die Bezugszahl 90
angegeben wurde. Am Gefrierpunkt bewegt sich die Luftblase
36 mit einer linearen Geschwindigkeit oder Tempo, welche(s)
durch einen Primärspalt 48 bestimmt wird, wie oben
beschrieben. Bei einer bevorzugten Konstruktion der
Einrichtung 10, sind Gebläse 38 an einer Vielzahl von
Stellen entlang der Fertigungsstraße 24 zwischen der Düse
30 und dem Streckmittel 18 vorgesehen.
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Die Blase 36 fährt entlang der Fertigungsstraße 24 fort
bis sie einer Kollapsvorrichtung 40 begegnet. Die
Kollapsvorrichtung 40 ist vorgesehen, um die Luftblase 36
zu einem Blatt 42 aus Folienmaterial zusammenfallen zu
lassen. Das Blatt 42 ist demgemäß oft zweilagig, wobei
sie zwei Seiten hat, welche an ihren gemeinsamen Kanten
miteinander verbunden sind. Die Kollapsvorrichtung 40
selbst ist im Stand der Technik bekannt und ist im
allgemeinen von kegelstumpfförmiger Gestalt. Die
Kollapsvorrichtung 40 hat insbesondere eine große Öffnung
44, welche der Düse 30 gegenüberliegt, und eine kleine
Öffnung 46, welchen dem Streckmittel 18 gegenüberliegt.
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Demgemäß tritt die Luftblase 36 am großen Ende 44 ein und
fällt durch Konfrontation mit der kegelstumpfförmigen
Oberfläche der Vorrichtung 40 zusammen, und verläßt die
kleine Öffnung 46 als Blatt 42 aus Folienmaterial. Um das
Zusammenfallen der Luftblase 36 zu erleichtern und um die
strukturelle Integrität des Folienmaterials
sicherzustellen, sind Zusatzkühlmittel 16 nahe der
Kollapsvorrichtung 40 angeordnet. Daher ist das Blatt 42
gefroren und relativ kalt (d.h. weit von ihrem
Schmelzpunkt), wenn sie die kleine Öffnung 46 verläßt.
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Die Blase 36 wird durch die Kollapsvorrichtung 40 gezogen
oder gezerrt, um das Blatt 42 durch einen Primärspalt oder
ein Paar Rollen 48 zu bilden. Der Primärspalt 48 enthält im
allgemeinen eine Vielzahl von angetriebenen Rollen 50,
welche mit dem Blatt 42 auf gegenüberliegenden Seiten davon
in Eingriff stehen, und ist im Stand der Technik bekannt.
Demgemäß wird die Dicke des Blatts und daher die Dicke der
Folie, welche in den Primärspalt 48 geht, durch die
Extrusionsgeschwindigkeit, den Durchmesser der Luftblase 36
und die Geschwindigkeit, mit welcher das Blatt 42 von dem
Primärspalt 48 durch die Kollapsvorrichtung 40 gezogen
wird, festgelegt.
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Das Blatt 42 läuft durch den Primärspalt 48 und tritt in
eine Kaltorientierungszone 52 ein. Es ist wichtig, sich
daran zu erinnern, daß das Blatt 42 gefroren ist, nachdem
es die Übergangszone 90 verläßt, und daß es relativ kalt
ist (d.h. weit von seinem Schmelzpunkt weg), wenn es durch
den Primärspalt 48 läuft. Die Kaltorientierungszone 52 wird
durch den Primärspalt 48 und einen Zwischenspalt oder ein
Paar Rollen 54 begrenzt. Der Zwischenspalt 54 besteht aus
einer Vielzahl von angetriebenen Rollen 56, welche mit dem
Blatt 42 auf gegenüberliegenden Seiten davon in Eingriff
stehen. Es muß beachtet werden, daß die Verwendung von
Rollenpaaren, welche die Primär- und Sekundärspalte 48 bzw.
54 enthalten, im Gegensatz zu anderen Konstruktionen mit
gleichen Funktionen , dazu dienen, Oberflächenschäden auf
der Folie 12 zu verringern.
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Die Rollen 56 des Zwischenspaltes 54 sind an
Verschiebemitteln 58 befstigt, um die Rollen 56 zwischen
einer mit dem Blatt 42 in Eingriff stehenden Position und
einer zurückgezogenen Position hin- und herzuschwenken, bei
welcher die Rollen nicht mit dem Blatt 42 in Eingriff
stehen. Die Verschiebemittel 58 sind besonders nützlich,
das Anlaufen und den Übergang der Einrichtung 10 zu
erleichtern. Daher kann die Einrichtung 10 sowohl zur
Herstellung der Folie 12 als auch zur Herstellung anderer
Folien verwendet werden. Vorzugsweise ist der Zwischenspalt
54 mit kleinem Abstand vom Primärspalt getrennt
angeordnet, um ein Quer-Zusammenziehen zu minimieren.
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Der Zwischenspalt 54 wird mit einer Geschwindigkeit bewegt
oder rotiert, welche wesentlich größer ist als eine
entsprechende Geschwindigkeit der Bewegung oder Rotation
des Primärspalts 48. Vorzugsweise wird der Zwischenspalt 54
mit einer Geschwindigkeit gedreht, welche ungefähr vier Mal
größer ist als die entsprechende Geschwindigkeit des
Primärspalts 48. Demzufolge wird das Blatt 42 zwischen dem
Primärspalt 48 und dem Zwischenspalt 54 in der
Kaltorientierungszone 52 kaltorientiert oder über ihren
Fließpunkt hinaus gestreckt. Es muß beachtet werden, daß
die Kaltorientierung des Blattes 42 hilft, den gewünschten
Glanz auf der Folie 12 zu maximieren.
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Das Blatt 42 wird ungefähr proportional zur relativen
Geschwindigkeitsrate des Primärspalts 48 und des
Zwischenspalts 54 gestreckt. Daher enthalten der
Primärspalt 48 und der Zwischenspalt 54 Streckmittel 18.
Dies ist ein deutlicher Unterschied zwischen der Erfindung
und den Folien-herstellenden Verfahren des Standes der
Technik, wo das Blatt nur gestreckt oder gezogen wurde,
während sie heiß oder geschmolzen ist.
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Um eine richtige Kaltorientierung oder Streckung des
Blattes 42 zu gewährleisten, sollten die relativen
Geschwindigkeiten des Primär- und Zwischenspaltes 48 bzw.
54 erhalten bleiben. Um dies zu erreichen ist ein
Bremsmittel 60 vorgesehen. Das Bremsmittel 60 ist mit dem
Primärspalt 48 verbunden und zur Regulierung der
Geschwindigkeit der Rollen 50-Rotation vorgesehen.
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Das Bremsmittel 60 kann eine Vielzahl von Formen annehmen.
Die Ausführungsformen des Bremsmittels 60 enthalten
vorzugsweise, sind aber nicht darauf beschränkt, einen
regenerierenden Gleichstrom-Antriebsmotor, eine mechanische
Bremse, eine elektrische Bremse und mechanisches
Außereingriffbringen des Primärspaltes 48 mit dem
Zwischenspalt 54. Demzufolge steuert der Primärspalt 48
nicht nur die Dicke des Blatts 42 vor der Kaltorientierung,
sondern reguliert auch die Menge des Blatts 42, welche in
die Kaltorientierungszone 52 eintritt. Der Primär- und der
Zwischenspalt 48 bzw. 54 können in einer "S-Umhüllungs-
Zügel"-Konfiguration vorgesehen sein, welche Fachleuten im
betreffenden Stand der Technik bekannt ist.
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Sobald das Blatt 42 die Kaltorientierungszone 52 und den
Zwischenspalt 54 passiert hat, wird das Blatt 42 in ein
vorgestrecktes Blatt 62 umgewandelt, bei welchem mindestens
zwei Seiten entlang gemeinsamer Kanten miteinander
verbunden sind. Es muß beachtet werden, daß wenn das Blatt
62 den Zwischenspalt 54 verläßt, das Blatt 62 über seinen
Fließpunkt hinaus gestreckt worden ist.
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Leitrollen 64, welche die Entspannungsmittel 20 enthalten,
sind entlang der Folien-Fertigungsstraße 24 zwischen dem
Zwischenspalt 54 und dem Aufwickelmittel 22 angeordnet. Die
Leitrollen 64 wirken so, daß sie eine elastische oder
erholbare Dehnung des Blatts 62 erlauben, um es zu
"entspannen" bevor es auf das Aufwickelmittel 22 trifft,
und erlaubt es dabei dem Blatt 62, einen Teil seiner
ursprünglichen Gesamtverformung wieder zurückzugewinnen,
wie hier noch erörtert wird.
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Entspannen des Blatts 62 verringert die Spannung in der
Folie auf ein Niveau, welches ein Aufwickeln der Folie 12
auf einen Rollenkern 66, welcher gewöhnlich aus einem
aufgewickelten Papierprodukt besteht, erlaubt, ohne den
Rollenkern 66 zu zerdrücken. Es können stärkere Rollenkern
66-Konstruktionen erforderlich sein, abhängig von der Menge
der Folie 12, welche darauf gewickelt werden soll.
Wichtiger ist es, daß das Blatt 62 entspannt wurde, um
sicherzustellen, daß die Folie 12 eine ausreichende
Elastizität hat, um eine äußere Gestalt 68
zusammenzuschnüren und sich an diese anzupassen, welche
durch eine Einheit 70 oder einen zu verpackenden Gegenstand
gebildet wird, wie hier noch weiter erörtert wird.
Zusätzlich kann die Folie 12 durch Beibehalten dieser
ausreichenden Elastizität Stöße und andere Kräfte, welche
das Verschieben der Einheit 70 oder des
Verpackungsgegenstandes begleiten, absorbieren ohne zu
zerbrechen oder zu zerreißen.
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Der Entspannungsprozess findet jedoch nicht sofort statt,
sondern benötigt eine gewisse Menge Zeit. Um
sicherzustellen, daß das Blatt 62 die Zeit hat, welche
erforderlich ist, um richtig zu entspannen, ist die
Fertigungsstraße 24 mit vielen Leitrollen 64 verlängert.
Die Folie 62 steht mit den Leitrollen 64 mit relativ
niedriger Spannung in Eingriff, um es dem Blatt 62 zu
erlauben, sich zu entspannen. Demgemäß bewegt sich das
Blatt 62 über eine beträchtliche Entfernung an den
Leitrollen 64 entlang; diese Entfernung geteilt durch die
Geschwindigkeit der Blatt 62-Bewegung bestimmt die Zeit,
welche zur Entspannung des Blatts 62 vorhanden ist.
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Die Fertigungsstraße 24 führt entlang der Leitrollen 64 zu
einem Sekundärspalt oder einem Rollenpaar 72, deren
Konstruktion und Betrieb im Stand der Technik bekannt sind.
Wenn es gewünscht wird, eine zweilagige Folie 12
herzustellen, läuft das Blatt 62 durch den Sekundärspalt 72
zu dem Aufwickelmittel 22 hin, wo das Blatt 62 auf einen
Rollenkern 66 gewickelt wird.
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Wenn es jedoch gewünscht wird zwei einlagige Folien 12
herzustellen, werden bei der oben erörterten Einrichtung 10
gewisse Abwandlungen vorgenommen. Insbesondere wird ein
Trimm-Mittel 74 auf der Fertigungsstraße 24 zwischen den
Leitrollen 64 und dem Sekundärspalt 72 angeordnet, wie in
Fig. 1 dargestellt. Das Trimm-Mittel 74 ist im
entsprechenden Stand der Technik bekannt und ist dazu
bestimmt, die gemeinsamen Kanten der Seiten der Platte 62
aufzuschlitzen oder zu öffnen.
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Wie oben bemerkt, spart die Verwendung der Folie 12 eine
größere Menge Folie als die Verwendung von Folien des
Standes der Technik. Ein Aspekt dieser Einsparung stellt
sich selbst beim Trimm-Mittel 74 dar. Da die Folie in der
Dicke reduziert ist, wenn sie kaltorientiert und entspannt
ist, wird weniger Ausschußmaterial durch das Trimm-Mittel
74 erzeugt im Gegensatz zu den Folien des Standes der
Technik. Besonders das Verhältnis von verwendbarer Folie 12
zu hergestelltem Blatt 62 ist höher als das Verhältnis der
verwendbaren Folie des Standes der Technik zu
hergestelltem Blatt des Standes der Technik. Durch
Verringerung der Menge des Ausschusses, welcher durch das
Trimm-Mittel 74 erzeugt wurde, wird mehr Folie 12 erhalten
und in einem gegebenen Zeitabschnitt hergestellt, und der
Hersteller spart Einkünfte, indem er in der Lage ist,
ausgedehnte Wiederaufarbeitungsanstrengungen zu vermeiden.
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Wenn die gemeinsamen Kanten aufgeschnitten sind, kann die
zweilagige Konstruktion des Blatts 62 in zwei Folien 12
getrennt werden. Die zwei Folien 12 werden durch
Tertiärspalte oder Rollenpaare 76 getrennt, was ebenfalls
im Stand der Technik bekannt ist. Nachdem die Folien 12
durch die Tertiärspalte 76 laufen, werden die Folien 12
durch das Aufwickelmittel 22 auf geeignete Rollenkerne 66
gewickelt. Das Aufwickelmittel 22 sammelt die Folien 12 auf
den Rollenkernen 66, um Rollen 78 der Folie 12 zu bilden.
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Der Betrieb der gesamten Einrichtung 10 wird durch eine
Steuerschaltung 80 reguliert und überwacht. Die
Steuerschaltung 80 ist in der Lage, alle Elemente der
Einrichtung 10 zu erregen. Da das Einfädeln der Einrichtung
10 schwierig sein kann, während Folie 12 hergestellt
wird, kann die Steuerschaltung 80 die Funktionalität der
Einrichtung 10 ändern, um das Einfädeln zu erleichtern.
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Typischerweise, wenn die Einrichtung 10 gestartet wird,
kann die Steuerschaltung 80 das Verschiebemittel 58
veranlassen, den Zwischenspalt 54 in die zurückgezogene
Position zu bewegen, um ein leichtes Einfädeln der
Einrichtung 10 zu erlauben oder um herkömmliche Folie
herzustellen. Sobald die Einrichtung 10 eingefädelt ist,
kann die Steuerschaltung 80 das Verschiebemittel 58
veranlassen, den Zwischenspalt 54 in die Blatt-Eingriff-
Position zu bewegen, um Folie 12 herzustellen. Die
Steuerschaltung 80 bringt dann den Zwischenspalt 54 auf
seine richtige Geschwindigkeit relativ zum Primärspalt 48
zusammen mit allen anderen Elementen der Einrichtung 10.
Die Steuerschaltung 80 überwacht auch die relativen
Geschwindigkeiten der Primär- und Zwischenspalte 48 bzw.
54, und setzt die Bremsmittel 60 in Gang, wenn nötig.
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Die Folie 12 wird gemäß den Lehren der vorliegenden
Erfindung aus einem Plastikmaterial durch das oben
beschriebene Verfahren hergestellt, es wird angenommen, daß
es der Folie 12 eine besondere Molekularstruktur gibt. Wenn
das Blatt 42 in die Kaltorientierungszone 52 eintritt,
hat das Blatt 42 eine Molekularstruktur, welche sich im
wesentlichen in Übereinstimmung mit einer gekühlten,
gefrorenen Phase des Materials bewegt. Daher ist die
Molekularstruktur des gefrorenen Blatts 42 stabiler und im
wesentlichen regelmäßiger ausgerichtet als die
Molekularstruktur eines heißeren, im wesentlichen
geschmolzenen Blatts
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Es wird angenommen, daß in der Kaltorientierungszone 52 die
Molekularstruktur des Blatts 42 durch das Streckmittel 18
physisch gestreckt wird und dabei physisch die
Molekularstruktur bei plastischer Deformation und
elastischer Deformation dehnt. Dies verursacht, daß die
einzelnen Moleküle des Blatts 42 zu einem noch größeren
Grad wesentlich gleichmäßiger ausgerichtet werden. Dies
ist eine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik, wo
die Molekularstruktur vergleichsweise ungeordnet war
entsprechend zu dem höheren Temperaturzustand des Blatts
während des heiß geschmolzenen Streckens. Zusätzlich wird
angenommen, daß das Entspannungsmittel 20 die im
wesentlichen ausgerichtete Molekularstruktur nach dem
physischen Strecken durch das Streckmittel 18 entspannt, um
es dem Blatt 62 zu erlauben, einen Hauptteil seiner
elastischen Deformation wiederherzustellen, ohne eine
Fehlausrichtung der Molekularstruktur oder eine
unangemessene Verdickung der Folie 12 zu verursachen.
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Um die Bildung der Folie 12 zu erreichen, werden Elemente
der Fertigungsstraße 24 mit bestimmten aufeinander
abgestimmten Geschwindigkeiten betrieben. Nur als Beispiel,
wenn der Primärspalt 48 mit einer Geschwindigkeit von
ungefähr 75 m/min (zweihundertundfünfzig Fuß pro Minute)
betrieben wird, dann wird der Zwischenspalt 54 mit einer
Geschwindigkeit von ungefähr 300 m/min (eintausend Fuß pro
Minute) betrieben, eine Geschwindigkeit, welche ungefähr
viermal die Geschwindigkeit des Primärspaltes 48 ist. Diese
aufeinander abgestimmten Geschwindigkeiten verursachen, daß
das Blatt 42 in der Kaltorientierungszone 52 gestreckt
wird.
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Um das Blatt 62 zu entspannen, wird der Sekundärspalt 72
mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 250 m/min
(siebenhundertundfünfzig Fuß pro Minute) betrieben. Das
Blatt 62 entspannt sich folglich entlang den Leitrollen 64
um eine Ausdehnung von ungefähr 30 m (einhundert Fuß),
bevor es auf den Sekundärspalt 72 trifft. Dies erlaubt es
dem Blatt 62 ungefähr ein Viertel seiner ursprünglichen
Gesamtdeformation wieder zurückzugewinnen, welches dem
elastischen Teil der Deformation entspricht. Es muß
verstanden werden, daß verschiedene
Betriebsgeschwindigkeiten und Entspannungsdistanzen
verwendet werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu
verlassen.
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Um die Kaltorientierung und Entspannung des Blatts 62
genauer darzustellen, ist das folgende Beispiel vorgesehen.
Die Düse 30 ist vorzugsweise mit einem Spalt versehen,
welcher im wesentlichen im Bereich von 2,5 bis 2,8 mm (100
bis 110 Milli-Inch) liegt. Wenn die Blase 36 die Düse 30
verläßt, hat sie eine Wanddicke, welche ungefähr gleich den
Abmessungen des Spalts an einem Ort ist, welcher durch den
Punkt 88 angegeben ist. Die Blase 36 wird dann durch die
Druckluftquelle 32 aufgeblasen und gestreckt, so daß die
Blase 36 eine Dicke im wesentlichen im Bereich von 1,25 bis
1,4 mm (50 bis 55 Milli-Inch) in der Übergangszone 90 hat.
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Nachdem die Luftblase 36 ihre im wesentlichen rohrförmige
Gestalt bildet und durch die Übergangszone 90 gezogen wird,
ist ihre Dicke auf ungefähr 29 µm (1,15 Milli-Inch) an
einem Ort reduziert, welcher durch den Punkt 92 angegeben
ist. Die Luftblase ist nun gefroren und tritt in den
Primärspalt 48 ein. In der Kaltorientierungszone 52 wird
das Blatt 42 kaltgestreckt oder -orientiert, teilweise über
die elastische Grenze des Materials hinaus, so daß ein
plastisches Strecken und elastisches Strecken stattfindet
und dadurch seine Dicke auf ungefähr 7,4 mm (0,29 Milli-
Inch) reduziert wird. Es muß beachtet werden, daß das Blatt
42 in einem kalten und gefrorenen Zustand in der
Kaltorientierungszone 52 ist. Das Blatt 42 verläßt die
Kaltorientierungszone 52 und schreitet entlang dem
Entspannungsmittel 20 fort. Hier wird das Blatt 62
ausreichend entspannt, um es zu erlauben, daß der
elastische Teil des Streckverfahrens im wesentlichen
zurückgebildet (recovered) wird, und daß das Blatt 62 eine
Dicke von ungefähr 9,7 µm (0,38 Milli-Inch) erhält.
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Wenn die Dicke des Blatts 62 von 7,4 µm (0,29 Milli-Inch)
zu 9,7 µm (0,38 Milli-Inch) ansteigt, gewinnt das Blatt 62
einen Teil seiner Gesamtdeformation zurück. Die
Gesamtdeformation besteht insbesondere aus mindestens zwei
Elementen: plastischer Deformation und elastischer
Deformation. Der Unterschied zwischen diesen zwei Elementen
ist, daß die plastische Deformation im wesentlichen nicht
zurückbildbar ist, während die elastische Deformation
zurückbildbar ist, zumindest zu einem gewissen Grad,
abhängig von den besonderen Eigenschaften des deformierten
Materials. Daher regeneriert das Blatt 62, wenn es
entspannt wird, einen Teil zurück, vorzugsweise die meiste
seiner elastischen Deformation, welche einen Teil der
Gesamtdeformation ausmacht.
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Demgemäß liefert die Folie 12 einen bedeutenden Vorteil
gegenüber den Folien des Standes der Technik. Die Folie 12
liefert eine gesteuerte Spannung ohne Zusammenbrechen der
Lastintegrität. Die Folie 12 ist weniger steif,
elastischer, weniger brüchig und reißfester als andere
Folien. Der Folie 12 fehlen auch Probleme im Zusammenhang
mit Streckfolien-Zurückbildung, welche oft bei anderen
Folien vorhanden sind. Besonders da die Folie 12
vorgestreckt und entspannt wurde während sie in einem
kalten oder gefrorenen Zustand ist, erfordert die Folie 12
kein Strecken, nur Spannen, wenn sie verwendet wird, um die
Einheit 70 oder andere Gegenstände in anderen
Verpackungstypen zu befestigen, wobei die Folie 12 um eine
Einheit 70 herum nicht so einschnürt, daß sie beschädigt
wird, nachdem die Folie 12 angewendet wurde.
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Die Folie 12 der vorliegenden Erfindung hat, wie oben
angegeben, eine besondere Nützlichkeit bei Handverpackern.
In Fig. 2 ist ein Verfahren zur Anwendung der Folie 12 bei
einer Einheit 70 dargestellt mittels einer allgemein
bekannten Handverpackungsvorrichtung 81. Die Einheit 70
kann ein einzelner Gegenstand sein oder kann aus einer
Vielzahl kleinerer Packungen 82 bestehen. Die Einheit 70
definiert eine bestimmte äußere Gestalt 68, wie oben
erörtert, um welche die Folie angewendet werden kann. Bei
vielen Anwendungen wird die Einheit 70 auf einer geeigneten
Trägerplattform 84 angeordnet, wie einer Palette und
ähnlichem.
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Eine Rolle 78 ist auf der Vorrichtung 81 angebracht, und
ein Ende der Folie 12 wird abgerollt. Das Ende der Folie 12
wird an der äußeren Gestalt 68 befestigt und/oder der
Trägerplattform 84 an einem Punkt in der Nähe der
Verbindung 86 der Einheit 70 und der Trägerplattform 84.
Das Ende kann durch Verwendung eines Bandes, welches an
die Einheit 70 oder Trägerplattform 84 gebunden wird, oder
nur durch einfachen Kontakt, wenn die Folie 12 eine
ausreichende Haftung hat, befestigt werden.
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Die Folie 12 wird von der Rolle 78 abgewickelt und auf eine
im wesentlichen spiralförmig gewundene Art und Weise auf
die äußere Gestalt 68 angewendet. Vorzugsweise überlappen
sich benachbarte Windungen der Folie 12 etwas, um eine
strukturelle Integrität und Schutz der Einheit 70 zu
erzielen. Die Folie 12 passt sich der äußeren Gestalt 68
an. Wenn die Einheit 70 mit der Folie 12 eingewickelt wird,
wird die Folie durch die Vorrichtung 81 gespannt.
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Die Folie 12 wird von der Rolle 78 durch Reißen oder
Schneiden mit einem geeigneten Werkzeug, wie einem Messer
oder ähnlichem entfernt. Das resultierende freie Ende der
Folie 12 wird an der Einheit 70 in einer ähnlichen Weise
wie die oben offenbarte befestigt.
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Da die Folie 12 kaltorientiert und entspannt wurde, liefert
die Folie 12 eine Verpackung, welche im wesentlichen ebenso
wirtschaftlich ist, wenn sie durch eine Handverpackungs-
Vorrichtung 81 angewendet wird, wie Verpackungen, welche
durch Anwendung von Folien des Standes der Technik auf die
Einheit 70 durch eine Kraftstreckvorrichtung oder ähnliches
geschaffen werden. Daher kann die Einheit 70 durch die
Folie 12 sicher gehalten werden, ohne die Verwendung eines
teuren angetriebenen oder Kraftwerkzeugs, was zu größeren
Einkünften für den Verwender führt.
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Da die Folie 12 bedeutend gestreckt werden muß, wenn sie
von Hand an der Einheit 70 befestigt wird, treten
zusätzlich zu den oben erörterten Problemen, welche mit der
Zurückbildung (recovery) der Folien des Standes der
Technik nach ihrer Anwendung bei einer Einheit 70
auftreten, bei Verwendung einer Kraftstreckvorrichtung
verstärkt Schwierigkeiten auf.
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Insbesondere, da die Folie 12 kaltorientiert und entspannt
wurde, um eine verringerte Wanddicke zu erhalten, muß die
Folie 12 nicht gestreckt werden, wenn sie auf die äußere
Gestalt 68 der Einheit 70 angewendet wird, um gewünschte
Materialeinsparungen zu erhalten. Da die Folie 12
vorgestreckt und in der Wanddicke reduziert wurde im Vergleich
zu Folien des Standes der Technik, braucht die Folie 12 nur
bei Anwendung um die Einheit 70 herum gespannt werden. Da
die Folie 12 nicht um die Einheit 70 herum gestreckt ist,
gibt es keine Tendez zum Schrumpfen oder sich im Laufe der
Zeit in einem Ausmaß zu erholen, welches die Einheit 70
beschädigen kann. Die Folie 12 hat folglich eine besondere
Nützlichkeit mit Handverpackungsvorrichtungen.
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Wenn die Einheit 70, welche durch eine Vielzahl von
Packungen 82 gebildet wird, auf einer Trägerplattform 84
durch die Folie 12 handverpackt ist, verschiebt sich
außerdem die Einheit 70 beim Anstoßen, was oft beim
Transport vorkommt, zu einem geringeren Grad als wenn die
Einheit 70 durch Folien des Standes der Technik auf die
gleiche Weise verpackt wurde. Daher bietet die Folie 12
eine bessere Kontrolle der Einheit 70 oder der Bewegung
von einzelnen Packungen 82 in der Handverpackungseinheit 70
und eine bessere Lasteinschließung als bei ähnlichen
handverpackten Anwendungen von Folien des Standes der
Technik. Es wird angenommen, daß dies von der Gegenwart
einer größeren Menge verfügbarer elastischer Deformation
bei den Folien des Standes der Technik herrührt als die
bei der Folie 12 vorhandene. Wenn sie daher mit den
materiell erhaltenden Eigenschaften der Folie 12 kombiniert
werden, liefert die Folie 12 bessere Lastintegrität als die
Folien des Standes der Technik.