EP0173179B1

EP0173179B1 - Verfahren zur gleitfesten Ausrüstung von Oberflächen

Info

Publication number: EP0173179B1
Application number: EP85110253A
Authority: EP
Inventors: Erich Reckziegel; Heinz Holzapfel
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1984-08-23
Filing date: 1985-08-16
Publication date: 1989-05-31
Also published as: EP0173179A2; DE3570610D1; US4692370A; EP0173179A3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur gleitfesten Ausrüstung von Oberflächen, insbesondere von Verpackungen sowohl aus glatten Kunststoffen wie Folien als auch anderen Verpackungsmaterialien auf Basis von Papier und/oder Pappe.
Das gleitfeste Ausrüsten der verschiedensten Oberflächen hat schon seit längerer Zeit Probleme aufgeworfen, da von den geeigneten Mitteln zum Teil sich widersprechende Eigenschaften verlangt werden. So darf ein Mittel zur rutschfesten Ausrüstung der verschiedensten Oberflächen bei längerer Einwirkung nicht zum Verkleben bzw. von zum Verblocken der Packstücke führen, weil dadurch beim Auseinandernehmen der einzelnen Teile die Oberfläche, welche beispielsweise bedruckt sein kann, in Mitleidenschaft gezogen wird. Andererseits muß aber verlangt werden, daß auch gegen die verschiedensten Bewegungen wie Rütteln und Stoßen eine einwandfreie Haftung gewährleistet bleibt.
Das Interesse hat sich zunächst auf Packstoffe aus Cellulosematerialien wie Papier und Pappe gerichtet. Hier sind beispielsweise wäßrige Dispersionen von Paraffinen und/oder Polyalkylenen eingesetzt worden, wobei ein bestimmter Gehalt von Paraffin bzw. Polyethylen, bezogen auf die Mischung, die weiterhin noch bestimmte Mengen an modifizierten Naturharzen und/oder Naturharzen sowie Synthesekautschuk enthielt, notwendig waren. Derartige Zusammensetzungen, wie sie aus der DE-PS 2 031 881 bekannt sind, wurden aber in erster Linie als Antigleitmittel bei Verpackungen aus Papier oder Kartons eingesetzt.
Wäßrige Überzugsmittel haben sich auch bei Cellulosehydrat bewährt. So ist es hier aus der DE-PS-1 519 433 bekannt, wäßrige Polyvinylidenchlorid-Dispersionen mit bis zu 3 Gewichtsprozent, bezogen auf das Polymerisat an Wachs und/oder Paraffin, einzusetzen. Außerdem war die Anwesenheit bestimmter nichtionogener Emulgatoren unumgänglich.
Diese bekannten Mittel waren in der Regel weniger geeignet, um Transportsicherungen bei Kunststoffolien beispielsweise aus Polyethylen, Polypropylen, Polyestern, ataktischen Mischpolymerisaten des Ethylens mit Butylen sowie Polyamidfolien durchzuführen. In der Praxis ist eine Lösung in dieser Hinsicht bekannt geworden, bei der eine dünne Folie so vorbehandelt wurde, daß sie durch eine mechanische Behandlung bzw. das Aufbringen von Kunststoff eine rauhe. Oberfläche erhielt. Diese teiloberflächenbehandelten Folien sind im Handel unter dem Namen "Friktionsfolie" bekannt, sind jedoch aufgrund der sehr aufwendigen Vorbereitung teuer und daher für viele Verpackungsvorgänge unwirtschaftlich.
Ferner sind sogenannte "adhesive webs" bekannt, die mittels eines Verfahrens hergestellt werden, bei dem eine Schmelze eines thermoplastischen Kunststoffs verblasen wird (vgl. den gattungsbildenden Stand der Technik nach der Zeitschrift Tappi (Vol. 56, No.4), Seiten 74 - 77). Hierbei entstehen Fäden mit kleinem Durchmesser von 2 - 4 µm bis 15 - 40 µm. Derartige feinfädige Produkte können dann unter anderem auch schmelzbare Produkte wie Klebstoffe darstellen (Seite 77, 2. vollständiger Absatz). Als Rutschfestausrüstung mit zeitlich begrenzter Haftwirkung sind diese Verfahrensprodukte weder gedacht noch geeignet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, auf glatten Oberflächen aus Kunststoffen, insbesondere auf Verpackungsfolien sowie auch anderen empfindlichen Oberflächen vor oder nach dem Verpacken des Materials eine gleitfeste Oberflächenschicht zu erzeugen. Diese kann vor dem Befüllen auf die Folie aufgebracht werden oder gegebenenfalls auf bereits bis zu -40°C gekühlten Verpackungsstücken aufgebracht werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum gleitfesten Ausrüsten von Oberflächen, bei welchem die vorher geschilderten Nachteile vermieden werden, besteht nun darin, daß auf der Oberfläche mittels Schmelzkleber ein feinfädiger Auftrag von Strängen aus diesen Materialien erzeugt wird, der die Gestalt eines feinfädigen Wirrvlieses hat, wobei die Durchmesser der Fäden im wesentlichen zwischen 300 und 10 µm, insbesondere 150 und 30 !J.m liegen und an den Kreuzungsstellen die Schmelzklebermasse fest miteinander verschmolzen ist und wobei der Auftrag des Vlieses 1- bis 4-, insbesondere 1- bis 2-lagig erfolgt.
Als Basis zur Erzeugung des Wirrvlieses aus Schmelzklebern verwendet man handelsübliche Schmelzklebstoffe, welche oberhalb ihres Schmelzpunktes bei Temperaturen zwischen etwa 150 und 210, insbesondere 160 und 190° C versprüht werden. Beim Versprühen kann der Schmelzkleber ohne weitere Hilfsmittel aufgetragen werden. In vielen Fällen ist es jedoch günstig, als Träger auf 60 bis 120° C angewärmte Luft oder Stickstoff zu verwenden. Es ist selbstverständlich, daß man die äußeren Bedingungen so einstellt, daß ein Anschmelzen der Oberfläche, auf der der Schmelzkleber in feinfädiger Form aufgebracht wird, im wesentlichen nicht erfolgt. Lediglich im Mikrobereich kann es zweckmäßig sein, daß die zu beschichtende Oberfläche etwas erweicht und somit eine gute Verankerung zwischen den Fäden des Schmelzklebers und der vor dem Rutschen zu sichernden Folie gegeben ist.
Das Aufbringen des fadenförmigen Schmelzklebers kann durch Aufsprühen auf die zu Verpackungszwecken zu verwendende Folie direkt erfolgen. Es ist so möglich, in besonders gut reproduzierbarer Weise Verpackungsfolien vorzubehandeln und einen optimalen Auftrag zu erhalten. Weiterhin ist es möglich, auf bereits verpackte Gegenstände nur an bestimmten Stellen entweder an einer Seite der Verpackung oder an verschiedenen Seiten sowie streifig, punktförmig oder in sonstiger Weise gemustert den Antirutschbelag aufzutragen.
Der Auftrag des Wirrvlieses oder des Schmelzklebergespinstes erfolgt mittels industrieüblicher Auftragsgeräte, die mit verschieden geformten Auftragsdüsen ausgestattet sind. Die Verwendung sogenannter Dralldüsen stellt eine bevorzugte Ausführungsform dar, weil sie einen an den Kanten relativ scharf begrenzten Auftrag ermöglicht. In den nachfolgenden Beispielen wurden derartige Düsen eingesetzt. Die Schmelzkleber selbst bestehen aus üblichen thermoplastischen Polymeren, die einen entsprechenden Erweichungspunkt haben bzw. mit weichmachenden Harzen auf einen praktikablen Erweichungspunkt eingestellt werden. Die Verarbeitungstemperatur der Schmelzkleber liegt zweckmäßigeiweise zwischen etwa 150 und 210°C, insbesondere aber zwischen 150 und 190°C. In Frage kommen Polyolefine bzw. Mischpolymerisate von Olefinen, wie Polyethylen, Polypropylen selbst sowie Mischpolymerisate des Ethylens mit Vinylacetat, gegebenenfalls unter Mitverwendung von Vinylpropionat oder von Ethylen mit Methacrylsäuremethylester oder Polymerisate aus Propylen mit Buten bzw. Mischpolymerisate aus Propylen, Ethylen und Buten, gegebenenfalls unter Zusatz von Dicyclopentadien. Schließlich sind aus der Reihe der ethylenischen Polymeren solche geeignet, die aus Dicyclopentadien und Vinylacetat, gegebenenfalls unter Zugabe von Maleinsäuremonoethylester gebildet werden.
Eine weitere große Gruppe stellen die linearen Polyester dar, die auch segmentiert aufgebaut sein können und ebenfalls als Handelsprodukte erhältlich sind. Auch können sie hergestellt sein auf Basis von Adipinsäure, gegebenenfalls unter Mitverwendung von Terephthalsäure und Acelainsäure in der Säurekomponente, während die Alkoholkomponente aus Ethylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol oder auch niedermolekularen Polyethylenglykolen mit einem Molgewicht von 300 bis 800 besteht.
Ferner werden auch gute Erfolge erzielt mit Polyamiden, die hergestellt wurden auf Basis von dimerisierten Fettsäuren, gegebenenfalls unter Mitverwendung von Dicarbonsäuren wie Sebacinsäure oder Adipinsäure und niederkettigen Aminen wie Ethylenamin, Propylenamin, gegebenenfalls unter Zugabe von Polyetherdiaminen mit Molekulargewichten zwischen etwa 400 und 2 000.
Schließlich können die Heißschmelzsysteme noch synthetische Kohlenwasserstoffharze oder auch Polyterpen- oder Polyindenharze enthalten. Da die Schmelzen häufig längere Zeit auf höhere Temperaturen erhitzt werden müssen, ist die Zugabe von Wärmestabilisatoren empfehlenswert. Als Stabilisatoren kommen phenolische in Frage wie substituierte Monophenole oder auch organische Disulfide wie z. B. Laurylstearylthiodipropionsäureester. Gegebenenfalls kann es von Nutzen sein, färbende Substanzen einzuarbeiten, um den Auftrag des Schmelzklebers besser sichtbar zu machen.
Bezüglich der Verfahren des Auftrags hat es sich als günstig erwiesen, folgende Bedingungen einzuhalten:

Man trägt bei Wirrvliesen aus Düsen eines Durchmessers von 0,5 bis 2,5 mm 0 die Schmelzklebermasse bei Temperaturen von 150 bis 210°C auf. Es wird ein Überdruck von 0,5 bis 8 bar angewendet.
Man kann bei Wirrvliesen mittels erwärmter Luft oder Stickstoff von 60 bis 120°C eine Schmelzklebermasse von 150 bis 190°C auf bereits bis zu - 40° C tiefgefrorene Packstücke, welche eine Kunststoffoberfläche aufweisen, ein-oder beidseitig auf die sich berührenden Oberflächen der zu stapelnden Packstücke auftragen.

Beispiele

Es wurden die folgenden Kleber-Mischungen A, B und C zur Ausrüstung von Oberflächen verwendet.

A) Ataktisches Copolymerisat aus Propylen und Butylen im molaren Verhältnis von etwa 1 : 1 mit untergeordneten Mengen (zwischen 0,1 und 0,05 Mol) an Ethylen, dessen Erweichungsbereich zwischen 74 und 80°C lag. Die Viskosität bei 180°C lag zwischen 7 000 und 9 000 mPa.s.
B) Ein Hotmelt aus einer Mischung von 82,5 Gew.-% Ethylenvinylacetat-Copolymerisat (28 Mol-% Vinvlacetat), 11,0% eines handelsüblichen Kohlenwasserstoffharzes (Erweichungspunkt 85° C), 6,0 Gew.-% Mikrowachs und 0,5 Gew.-% Butylhydroxytoluol. Die Viskosität bei 180°C dieses Hotmelts betrug 19000 mPa.s.
C) Der Hotmelt bestand aus 60 Gew.-o/o ataktischem Polypropylen, 20 Gew.-% eines handelsüblichen Polyterpenharzes (Erweichungspunkt 105°C), 19,1 Gew.-% handelsüblichen Tallharzes (Erweichungspunkt 75° C), 1,0 Gew.-% Butylhydroxytoluol.

Beispiel 1

Mit einer Heißschmelzpistole für industrielle Zwecke der Firma Heinrich Bühnen KG wurden bei 180 bis 190°C Austrittstemperatur mittels einer 0,8 mm 0 Düse und einem Druck von 4 bar sowie vorgewärmter Luft auf einer Polyethylenfolie einer Dicke von 60 um Fäden in Wirrlage aufgetragen. Die Auftragsstärke des Produkts A betrug etwa 1 bis 2 Lagen auf der Folie. Es wurde eine Beschichtung erhalten, die ohne Vergrößerung aussah wie ein mikrofeines Wirrvlies.
Bei einer mikroskopischen Vergrößerung von 10 x 12,5 wurde ein Bild erhalten, bei dem man deutlich größere und kleinere Fäden erkennen konnte, die an den verschiedensten Stellen miteinander verschmelzen waren, zum geringeren Teil locker aufeinander lagen. Ein charakteristischer Ausschnitt ist in Abbildung 1 wiedergegeben.
Damit wurden jeweils 5 Kartons, die mit 500 g tiefgefrorenem Spinat (-36°C) gefüllt waren, verpackt und in einer Höhe von 12 Stück auf der Grundseite liegend, auf einer Palette gestapelt.
Diese Palette wurde in einem Kühlwagen 250 km transportiert und dann wieder entstapelt und im Kühlraum gelagert. Während des Transports war praktisch kein Verschieben der Packstücke gegeneinander eingetreten. Das Umstapeln machte keine Schwierigkeiten. Auch konnten die Verpackungen leicht voneinander gehoben werden.

Beispiel 2

Es wurden Graukartons zur Aufnahme von Eiscreme-Portionspackungen (20 Stück/Karton) der Abmessung mit einer Menge von 15 g/m² des Hotmelts nach B) in der wie vorstehend beschriebenen Auftragsapparatur besprüht. Es entstand ein feinfädiges Wirrvlies ähnlich Abbildung 1. Nach dem Füllen der Packungen mit den Portionspackungen wurden sie per Hand im Kühlraum gestapelt. Die Sicherung war hervorragend.
Paletten mit diesen Packungen wurden im Kühlwagen ebenfalls 250 km transportiert und dann in ein Kühlhaus umgeladen. Ein Verrutschen der Packungen wurde weder beim Transport noch beim Umladen in den Kühlraum beobachtet.

Beispiel 3

Es wurde die Mischung nach C) im Vorschmelzgefäß eines industriellen Auftragsgeräts für Schmelzklebstoff bei 170°C gehalten und durch den Auftragsteil über eine 0,5 mm 0 Düse mit angewärmter Luft durch einen Überdruck von 0,8 bar auf mit Schrumpffolie umhüllte Packstücke aufgetragen. Die Packstücke bestanden aus jeweils 5 Kartons mit Pizza und waren auf -36° C tiefgefroren. Sie wurden so an den Auftragsgeräten vorbeigeführt, so daß auf Bodenfläche und Deckfläche eine streifenförmige Beschichtung in der äußeren Form eines Wirrvlieses erzielt wurde (Auftrag etwa 0,5 g/Packung, Fläche etwa 800 cm²). Auch mit dieser Verpackung wurde im Kühlwagen der Transporttest vorgenommen, der einwandfrei überstanden wurde.
Die Abbildung 2 stellt einen Ausschnitt der 6- fachen Vergrößerung des Auftrags des Schmelzklebergespinstes auf der Schrumpffolie dar.

Claims

1. Verfahren zum gleitfesten Ausrüsten von Oberflächen, insbesondere Verpackungsstoffen mit glatter Kunststoffoberfläche durch Auftragen von gleithemmenden Stoffen, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche mittels Schmelzkleber ein feinfädiger Auftrag von Strängen aus diesen Materialien erzeugt wird, der die Gestalt eines feinfädigen Wirrvlieses hat, wobei die Durchmesser der Fäden im wesentlichen zwischen 300 und 10 um, insbesondere 150 und 30 µm liegen und an den Kreuzungsstellen die Schmelzklebermasse fest miteinander verschmolzen ist und wobei der Auftrag des Vlieses 1- bis 4-, insbesondere 1- bis 2-lagig erfolgte.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Wirrvlies aus Düsen eines Durchmessers von 0,5 bis 2,5 mm 0 mit Schmelzklebermasse bei Temperaturen von 150 bis 210°C aufträgt, wobei ein Überdruck von 0,5 bis 8 bar angewendet wird.