Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von perforierten
Folien. Die im Rahmen der Erfindung in Betracht gezogenen Folien
sind solche aus Kunststoffen, die bei erhöhter Temperatur schmelzen.
Insbesondere handelt es sich bei den erfindungsgemäßen mit Perforation
zu versehenden Folien um solche aus einem thermoplastischen
Kunststoff, wie Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid und
ähnliches.
Perforierte Folien werden für Verpackungszwecke eingesetzt, in denen
ein Schutz des verpackten Gutes gefordert, jedoch eine gewisse
(geregelte) Luftdurchlässigkeit der Folie erwünscht ist. Beispiele
für den Einsatz solcher Folien für Verpackungszwecke sind das Verpacken
von Lebensmitteln, wie Brot und ähnlichem. Perforierte Folien
werden auch im Baugewerbe eingesetzt, z.B. als diffusionsoffene
Dachunterspannbahnen.
Derzeit werden Perforationen in aus thermoplastischem Kunststoff
(Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid und ähnliches) bestehenden
Folien durch das Verfahren der Heißnadelperforation erzeugt.
Bei diesem Verfahren wird eine beheizte Nadelwalze verwendet, deren
Nadeln in die Folie eindringen und Perforationen entsprechend dem
gewünschten, durch die Nadelwalze vorgegebenen Muster erzeugen.
Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass durch die Relativbewegung
zwischen Folie und Nadeln im Bereich der Ränder der
Perforationslöcher Risse entstehen können, die insoferne nachteilig
sind, als sie die Reißfestigkeit der Folie verringern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen
von Folien, die nach beliebigen Mustern angeordnete Perforationen
aufweisen, anzugeben, das die genannten Nachteile nicht
aufweist und das einfach auszuführen ist.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit einem Verfahren, das
die Merkmale des Anspruches 1 aufweist.
Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen
Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Folie, in der Perforationen
zu erzeugen sind, Energie zugeführt, wobei durch eine Vorbehandlung
der Folie erreicht wird, dass die der Folie zugeführte
Energie im Bereich der herzustellenden Perforationslöcher verstärkt
absorbiert wird, so dass die Folie dort verstärkt oder ausschließlich
erhitzt wird und schließlich unter Ausbilden von Perforationslöchern
schmilzt.
Diese Arbeitsweise hat den Vorteil, dass die oben erwähnten, beim
Verwenden von Nadelwalzen zum Herstellen von Perforationslöchern in
Folien entstehenden Risse an den Rändern der Perforationslöcher
nicht entstehen, da die Folie ohne mechanische Einwirkung im Bereich
der für die Perforation herzustellenden Perforationslöcher im Bereich
der Perforationslöcher einfach geschmolzen wird.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, dass es im
Durchlaufverfahren ausgeführt werden kann und mit einem Bedrucken
von Folien problemlos kombiniert werden kann.
Die Art der Energiezufuhr für das erfindungsgemäße Verfahren ist an
sich beliebig. Insbesonders in Betracht gezogen ist die Energiezufuhr
in Form von elektromagnetischen Wellen in einem Bereich von
800 nm bis 2600 nm (ultraviolett, sichtbar, infrarot, insbesondere
nahes Infrarot), aber auch durch Anwenden eines Hochfrequenzmagnetfeldes
oder durch Mikrowellen.
Wenn die Energiezufuhr durch Strahlung in Form elektromagnetischer
Wellen erfolgt, wird die Folie, in der eine Perforation herzustellen
ist, beispielsweise dadurch vorbehandelt, dass entsprechend dem
Muster der herzustellenden Perforationslöcher, beispielsweise in
einem Druckverfahren (Flexodruck- oder Tiefdruckverfahren) auf die
Folie Pigmente aufgetragen werden, welche die elektromagnetische
Strahlung stärker absorbieren als die Folie selbst. Solche Pigmente
können Schwarzpigmente sein, die ein Maximum an Strahlungsabsorption
gewährleisten, oder spezielle Buntpigmente (für Tarnfarben) die
speziell im IR-Bereich Strahlung verstärkt absorbieren.
Die Intensität und/oder Wellenlänge der elektromagnetischen Wellen
kann bei der Erfindung mit Vorteil so gewählt werden, dass die Folie
außerhalb der aufgetragenen und spezifisch auf die Wellenlänge der
angewendeten Strahlung abgestimmt gewählten Pigmente nicht oder
wenigstens praktisch nicht erwärmt wird. Im Bereich der aufgetragenen
Pigmente wird die gewählte elektromagnetische Strahlung derart
stark absorbiert, dass die Folie dort so stark erwärmt wird, dass
sie schmilzt und zu einem Loch aufgeschmolzen wird.
Beispiele für die elektromagnetische Strahlung sind: kurzwellige IR-Strahlung
(höherwellige IR-Strahlung erwärmt bestimmte Folientypen),
und gesamtes Spektrum des sichtbaren Lichtes. Vorteilhaft ist eine
Infrarotstrahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von 1 nm (nahes
Infrarot), die sich insbesondere bewährt hat, wenn Schwarzpigmente
auf Eisenoxidbasis und Russbasis verwendet werden. Dies erlaubt es
auch bei geringen Strahlerleistungen, dass die mit der Perforation
zu versehende Folie mit einer Geschwindigkeit von bis zu 160 m/min
bewegt wird.
Beispiele für Pigmente, die bei der IR-Strahlung verwendet werden,
sind spezifische Grünpigmente, Pigmente auf Basis von Chromoxid,
Pigmente auf Basis von Kobaltoxid u.ä.
Beispiele für Pigmente, die bei dem gesamten Spektrum verwendet
werden, sind z.B. spezifische Schwarzpigmente.
Beispiele für Pigmente, die bei der IR-Strahlung verwendet werden,
sind neben den zuvor genannten Pigmenten grundsätzlich alle Substanzen,
die im gewählten Wellenlängenbereich Strahlung erhöht
absorbieren. Schwarzpigmente können u.U. dunkelgefärbte Ränder der
Perforationslöcher ergeben, wenn Pigmente im Lochrand eingeschlossen
werden. Um diesem Umstand Rechnung zu tragen, können transparente,
also im sichtbaren Licht farblose, IR-absorbierende Pigmente eingesetzt
werden, die ihr maximales Absorptionsvermögen im Wellenlängenmaximum
des Infrarot-Strahlers aufweisen. Damit sind Löcher mit
"transparenten" Rändern herstellbar. Beispiele hiefür sind Pigmente
auf Basis von funktionellen Farbstoffen, wie beispielsweise Polymethin-Farbstoffe.
Beispiele für Pigmente, die bei UV-Strahlung verwendet werden, sind
Pigmente auf Basis von Zinksulfid oder Titanoxid.
Wird Energie der Folie in der Perforationslöcher herzustellen sind,
über ein Hochfrequenz-Magnetfeld zugeführt, dann werden auf die
Folie entsprechend dem Perforationsmuster Pigmente aufgetragen
(aufgedruckt), die ferromagnetische Eigenschaften besitzen, so dass
das Frequenzfeld die Pigmente derart erwärmt, dass die Folie in
diesem Bereich schmilzt und, so wie dies oben bei den Varianten IR-Strahlung
und UV-Strahlung beschrieben worden ist, unter Entstehen
von Perforationslöchern aufgeschmolzen wird.
Wenn Energie zum Aufschmelzen der Folie im Bereich der herzustellenden
Perforationslöcher durch Mikrowellen zugeführt wird, wird die
Eigenschaft von üblichen Kunststofffolien ausgenützt, dass sie
dipolfrei sind und sich unter der Einwirkung von Mikrowellen praktisch
nicht erwärmen. Um das bereichsweise Erwärmen der Folie bis
zum Aufschmelzen unter Entstehen von Perforationslöchern zu erreichen,
werden bei dieser Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens
im Bereich der herzustellenden Perforationslöcher in einer Ausführungsform
Substanzen mit polarer Struktur (Dipole) aufgetragen,
deren (polare) Moleküle durch die Mikrowellen unter Wärmeerzeugung
angeregt werden. Die so entstehende Wärme wird auf die Folie übertragen
und diese schmilzt unter Ausbilden der gewünschten Perforationslöcher
auf.
Beispiele für Substanzen mit Molekülen mit polarer Struktur (Dipole)
sind u.a. Wasser, Glykole, oder Glyzerin. Vorteilhaft ist bei Verwendung
von flüssigen, polaren Moleküle enthaltenden Substanzen,
wenn diese einen Siedepunkt haben, der höher ist als der Schmelzpunkt
der Folie, in der die Perforation zu erzeugen ist. Wenn Energie
zum Aufschmelzen der Folie im Bereich der herzustellenden Perforationslöcher
durch Mikrowellen zugeführt wird, können im Bereich
der Perforationslöcher auch Metalle, z. B. in Form von Metallpulverpasten,
wie Aluminiumpaste, aufgetragen werden.
Pigmente können mittels Druckverfahren (Tiefdruck bzw. Flexodruck)
mit weitgehend beliebigen Durchmessern aufgebracht werden.
Die Energie der Strahlung und deren Einwirkdauer (Strahlerleistung)
bestimmt das Auf- bzw. Durchschmelzen der Perforationslöcher, so
dass die Perforationslöcher vollständig durchgeschmolzen oder angeschmolzen
(Faserstruktur) werden können. Dadurch können die Durchlässigkeiten
der erfindungsgemäßen, mit Perforationen versehenen
Folien z.B. für Wasserdampf auf gewünschte Werte eingestellt werden.
Ein Vorteil aller erwähnten Varianten des Verfahrens der Erfindung
ist es, dass sie gleichzeitig mit einem Bedrucken der Folie ausgeführt
werden können und überdies das Herstellen von Perforationen
nach beliebigen Perforationsmustern ohne Risse im Randbereich der
Perforationslöcher erlauben, da die Folie ohne mechanische Lochung
aufgeschmolzen wird.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden nachstehend unter Bezug auf die angeschlossenen, schematischen
Zeichnungen erläutert.
Fig. 1 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens unter
Verwendung von Infrarotstrahlung, Fig. 2 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens unter
Anwendung eines Hochfrequenz-Magnetfeldes und Fig. 3 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens unter
Anwendung von Mikrowellenstrahlung.
Bei dem Verfahren, das in Fig. 1 gezeigt ist, wird eine Folie 1, in
der nach einem gewünschten (beliebigen) Perforationsmuster Perforationslöcher
2 herzustellen sind, relativ zu wenigstens einem Infrarotstrahler
3 bewegt, beispielsweise zwischen zwei oder mehreren
einander gegenüberliegenden Infrarotstrahlern 3 durchbewegt. Die
Wellenlänge der angewendeten Infrarotstrahlung ist so gewählt, dass
sich die Folie 1 selbst praktisch nicht erwärmt, dass also die Folie
1 für Infrarotstrahlung "durchlässig" ist.
An Stelle der zwei einander gegenüberliegend angeordneten Strahler
für Infrarot kann in einer Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung
eine Anordnung aus einem Infrarotstrahler und einem diesem
Strahler gegenüberliegend angeordneten Reflektor für Infrarot verwendet
werden, wobei die Folie zwischen Strahler und Reflektor
durchbewegt wird. Diese Ausführungsform mit einem Strahler und einem
Reflektor ist sinngemäß bei allen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen
Verfahrens, die reflektierbare Strahlen verwenden, einsetzbar.
Die zugeführte Folie 1 trägt an den Stellen, in denen Perforationslöcher
2 zu erzeugen sind, Pigmentpunkte 4, die beispielsweise im
Flexodruckverfahren oder Tiefdruckverfahren aufgetragen worden sind,
wobei die Pigmentpunkte 4 solche Pigmente enthalten, welche die
angewendete Infrarotstrahlung stärker als die Folie 1 absorbieren.
Während der Bewegung der mit den aufgedruckten Pigmentpunkten 4
versehenen Folie 1 relativ zu den Infrarotstrahlern 3 werden sich
die Pigmentpunkte 4, da sie die Infrarotstrahlung stark absorbieren,
erwärmen und die Wärme auf die Folie 1 übertragen, so dass diese im
Bereich der Pigmentpunkte 4 schmilzt, also Perforationslöcher 2
überall dort entstehen, wo Pigmente in Pigmentpunkten 4 aufgebracht
waren.
Statt der IR-Strahlung oder Strahlung im nahen Infrarot kann bei
entsprechender Wahl der Pigmente von Halogenstrahlern oder ähnlichen
Strahlern abgegebenes Licht mit dem oben genannten Wellenlängenspektrum
eingesetzt werden.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform wird Energie durch ein
Hochfrequenz-Magnetfeld zugeführt. Hiezu ist ein spulenförmiger
Induktor 6 vorgesehen, der mit einem HF-Generator 7 verbunden ist.
Relativ zu der Spule 6 wird eine Folie 1 bewegt, auf der an den
Stellen, in denen Perforationslöcher 2 zu erzeugen sind, ferromagnetische
Pigmente in Pigmentpunkten 8 aufgetragen (aufgedruckt)
worden sind. Beim Durchtritt durch den Induktor 6, also unter der
Einwirkung des Hochfrequenz-Magnetfeldes, erwärmen sich die ferromagnetischen
Pigmente der Pigmentpunkte 8, und bewirken, dass die
Folie 1 überall dort, wo Pigmentpunkte 8 aufgebracht worden sind,
unter Ausbilden von Perforationslöchern 2 aufgeschmolzen wird.
So wie die oben im Zusammenhang mit dem Infrarotverfahren erwähnten
Pigmente können auch die ferromagnetischen Pigmente im Flexo- druckverfahren
oder im Tiefdruckverfahren aufgebracht werden, wobei es in
beiden Fällen möglich ist, den Aufdruck von Pigmenten für das Herstellen
von Perforationslöchern mit dem Bedrucken der Folie mit
Aufschriften, Bildern, Symbolen und ähnlichem zu kombinieren.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Variante, bei der Energie durch Mikrowellen
zugeführt wird, werden Stoffe, deren Moleküle eine polare
Struktur besitzen (Dipole), in den Bereichen 10, in denen Perforationslöcher
zu erzeugen sind, aufgetragen. Die so mit den polaren
Stoffen in den Bereichen 10 versehene Folie 1 wird der Wirkung von
Mikrowellen ausgesetzt. Durch die von der Mikrowellen abgebenden
Einrichtung 12 abgegebenen Mikrowellen werden die Moleküle der in
den Bereichen 10 auf die Folie 1 aufgetragenen Stoffe angeregt, so
dass Wärme entsteht, die in weiterer Folge bewirkt, dass die Folie
1 in den Bereichen 10, in denen die polaren Stoffe aufgetragen
worden sind, unter Ausbildung von Perforationslöchern 2 aufschmilzt.
Zusammenfassend kann ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wie folgt
dargestellt werden:
Um in einer Folie 1 aus thermoplastischem Kunststoff Perforationslöcher
2 herzustellen, werden auf der Folie 1 überall dort, wo
solche Perforationslöcher 2 herzustellen sind, durch eine Vorbehandlung,
beispielsweise durch Auftragen von Pigmenten, Bereiche 4, 8,
10 erzeugt, in denen die Absorption bezüglich zugeführter Energie im
Vergleich zu den anderen, nicht vorbehandelten Bereichen der Folie
1 erhöht ist. So wird erreicht, dass die Folie 1 beim Zuführen von
Energie, wegen der in den vorbehandelten Bereichen 4, 8, 10 verstärkten
Absorption für die zugeführte Energie so stark erwärmt
wird, dass sie unter Ausbilden der gewünschten Perforationslöcher 2
aufschmilzt. So entstehen in der Folie 1 Perforationslöcher 2, die
rissfrei sind.