EP1599325A1 - Verfahren zur herstellung einer portionspackung eines thermoplastischen materials in einer giessform aus einem durch einen platinvernetzungsprozess gewonnenen silikon-elastomeren - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer portionspackung eines thermoplastischen materials in einer giessform aus einem durch einen platinvernetzungsprozess gewonnenen silikon-elastomeren

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Publication number
EP1599325A1
EP1599325A1 EP04714745A EP04714745A EP1599325A1 EP 1599325 A1 EP1599325 A1 EP 1599325A1 EP 04714745 A EP04714745 A EP 04714745A EP 04714745 A EP04714745 A EP 04714745A EP 1599325 A1 EP1599325 A1 EP 1599325A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
thermoplastic material
casting mold
adhesive
thermoplastic
silicone elastomer
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP04714745A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gerald Petry
Steve Hatfield
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Henkel AG and Co KGaA
Original Assignee
Henkel AG and Co KGaA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Henkel AG and Co KGaA filed Critical Henkel AG and Co KGaA
Publication of EP1599325A1 publication Critical patent/EP1599325A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/38—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
    • B29C33/40—Plastics, e.g. foam or rubber
    • B29C33/405—Elastomers, e.g. rubber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29C33/44—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor with means for, or specially constructed to facilitate, the removal of articles, e.g. of undercut articles
    • B29C33/48—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor with means for, or specially constructed to facilitate, the removal of articles, e.g. of undercut articles with means for collapsing or disassembling
    • B29C33/50—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor with means for, or specially constructed to facilitate, the removal of articles, e.g. of undercut articles with means for collapsing or disassembling elastic or flexible
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2083/00—Use of polymers having silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only, in the main chain, as moulding material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/0097—Glues or adhesives, e.g. hot melts or thermofusible adhesives

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a portion package of a thermoplastic material, the portion package of the thermoplastic material itself and the use of a suitable casting mold for producing the portion package of the thermoplastic material.
  • thermoplastic material is understood to mean a material which is solid at room temperature, can be liquefied or made to flow by heating and solidifies again on cooling, the process being able to be repeated several times. Solid means that the material has a crystalline to waxy or gummy consistency at room temperature (e.g. 20-22 ° C).
  • the invention relates in particular to thermoplastic materials from the group of thermoplastic adhesives, coating or sealing agents.
  • thermoplastic adhesives includes, for example, hot melt adhesives.
  • Hotmelt adhesives are adhesives that are applied as a melt to the substrates to be bonded and that, after being joined, harden when they cool down.
  • Hotmelt PSAs in solvent-free form are permanently sticky at 20 ° C, remain adhesive and adhere immediately to almost all substrates with low substrate specificity and light pressure.
  • Adhesive composites made with hotmelt PSAs can usually be removed without destroying the bonded substrates.
  • Reactive hot melt adhesives are hot melt adhesives with reactive groups, for example one or two component hot melt adhesives based on polyurethanes with free isocyanate groups.
  • thermoplastic materials in particular from the group of adhesives.
  • Some processes use direct filling in film tubes made of meltable plastic film, which can be melted and applied together with the adhesive.
  • the plastic film thus becomes part of the adhesive, the additional work step of removing the adhesive before use is omitted and the packaging film does not have to be disposed of separately.
  • Processes of this type are disclosed, for example, for strand-packed hotmelt PSAs in DE 3138222 and DE 3234 065, for granulated hotmelt PSAs in WO 00/34129 and for block-type hotmelt adhesives in DE 3625358.
  • portions of adhesive in the form of so-called co-extruded adhesive pillows, packed in a film which can be melted together with the adhesive, are known, for example, from WO 97/00813.
  • Adhesive pillows packaged in this way are suitable for hotmelt PSAs with softening points below 120 ° C.
  • thermoplastic material in molten form is filled into a casting mold lined with foil.
  • the film forms an adhesive-free coating on the surface of the solidified thermoplastic material.
  • a disadvantage of film-wrapped thermoplastic materials that are melted together with the film is often the floating of solid film residues on the surface of the thermoplastic material melt. This is caused, for example, by the difference in density between plastic film and thermoplastic material, a wide melting range of the plastic film and / or by air which is enclosed in the film. Film residues that are not completely melted can cause clogging of the nozzles of application devices and thus production problems.
  • thermoplastic materials are preferably used for the continuous packaging of thermoplastic materials in large-scale production and are carried out without a large amount of personnel.
  • high investment costs are associated with the processes of this type.
  • thermoplastic materials are sticky materials
  • the areas of the packaging material that can come into direct contact with the sticky thermoplastic material are generally additionally provided with an anti-adhesive layer.
  • EP 0496626 A1 discloses a container containing a solid hot-melt material, the solid hot-melt material being separated from the inner surfaces of the container by an anti-adhesive coating.
  • the anti-adhesive coating can consist, for example, of an emulsion, dispersion, wax or powder.
  • the anti-adhesive coating makes it easier to remove the solid hot-melt material from the container.
  • a disadvantage of this coating is that a complete homogeneous coating of the inner surfaces is frequently not achieved, and residues of the hot-melt material remain on the inner surface. If the container is to be used again for filling, the coating of the inner surface must be renewed after the hot-melt material has been removed, since part of the coating usually remains on the hot-melt material.
  • US 5,992,130 discloses a rigid container for packaging and transporting a reactive hot-melt adhesive composition that crosslinks in the presence of moisture.
  • the outer wall of the container is made of a moisture-resistant material and the inner wall is coated with a material that does not stick to the adhesive.
  • the coating consists, for example, of polymers based on silicone or fluorine components and is applied starting from a resin or varnish.
  • the container Before the adhesive composition is removed, the container must be heated in a heating device. The container is not suitable for reuse. Since it is made up of different materials, these have to be separated before recycling.
  • a general disadvantage of the prior art described above is that after the sticky thermoplastic material has been removed from the container, packaging waste arises which has to be disposed of.
  • thermoplastic material can, for example, be wrapped in foil or coated with an anti-adhesive layer.
  • DE 4205919 A1 describes a method in which a shaped body with possibly movable end and side walls rests on a conveyor belt made of thermally conductive material and a packaging material in the form of a film is applied to this shaped body. Liquefied adhesive is introduced onto the packaging material and into the molded body, and the area not yet enclosed by the packaging material is covered with packaging material.
  • the adhesive packaged in this way is removed from the molded body and can then be stacked and transported.
  • the shaped body is designed in the manner of an armored chain and can be used repeatedly in the context of continuous production.
  • the object of the present invention was to provide an environmentally friendly method for packaging thermoplastic materials which overcomes the disadvantages of the prior art. There is a need, in particular, for a method which enables thermoplastic materials to be filled directly into a packaging material at temperatures up to 280 ° C. without causing damage to the packaging material. Another object of the invention was to provide a method for packaging sticky thermoplastic materials.
  • Another object of the invention was to provide a method which enables the filling and packaging of thermoplastic materials which are used in direct or indirect contact with food.
  • thermoplastic material essentially consists in a process for producing a portion pack of a thermoplastic material by a) filling the thermoplastic material in a flowable state into a casting mold in a first process step, b) allowing the filled thermoplastic material to solidify in the casting mold and in a second process step c) the solidified thermoplastic material is packaged, wherein d) a mold is selected as the casting mold, which is composed of at least one silicone elastomer, which is obtained by a platinum crosslinking process.
  • the process according to the invention has the particular advantage that the flowable thermoplastic material at temperatures from 40 ° C to 280 ° C, preferably from 60 ° C to 260 ° C and particularly preferably from 80 ° C to 240 ° C.
  • the mold can be filled and cooled in it for solidification without the surface of the silicone elastomer, which is in direct contact with the hot thermoplastic material, being damaged during filling.
  • the filling takes place directly, for example after the production of the thermoplastic material, if it is still flowable, or indirectly, that is, for example, from a storage container.
  • the storage container is permanently heated so that the thermoplastic material contained therein is flowable or the storage container is heated if necessary in order to make the thermoplastic material contained therein flowable.
  • the cooling of a filled amount of painter of 2 kg takes approx. 2-3 hours in air and approx. 1.5 hours in a water bath, depending on the filling temperature.
  • the solidified thermoplastic material is packaged.
  • the casting mold is closed with a lid, the lid preferably consisting predominantly of the same material as the casting mold.
  • the lid is either already attached to the casting mold or is placed in a separate step after the thermoplastic material has been filled to close the casting mold.
  • the lid is preferably designed in such a way that it protects the contents, such as preferably a reactive hot melt adhesive, from atmospheric moisture.
  • the thermoplastic material is separated from the casting mold in the second process step before packaging.
  • the solidified thermoplastic material can be removed very easily from the casting mold without the casting mold being damaged and without the casting mold having to be equipped with a separating layer.
  • the casting mold has, on the one hand, sufficient shape stability when filling in the liquid thermoplastic material and, on the other hand, a sufficiently high elasticity which, for example, enables the casting mold to be pulled off a cooled block of the thermoplastic material.
  • the elasticity of the casting mold results from the material used - the casting mold is made up of at least one silicone elastomer.
  • Elastomers are wide-mesh, cross-linked, high-molecular polymers with rubber-elastic behavior, which can be repeatedly stretched at least twice their length at room temperature and, once the constraint required for the stretching has been removed, immediately return to their original length.
  • the elasticity is described by the elastic modulus of elasticity "E", which is the ratio of the tensile stress (force per cross-sectional area) to the longitudinal expansion.
  • Crosslinking is generally achieved by vulcanizing natural or synthetic rubbers.
  • the casting mold is preferably produced from silicone rubbers using the casting method. These are masses which can be converted into the rubber-elastic state and which, as base polymers, contain polydiorganosiloxanes which have groups accessible to crosslinking reactions. As such, for example, H atoms, OH or vinyl groups are suitable, which are located at the chain ends or can also be incorporated in the chain.
  • the HTV silicone rubbers are vulcanized in the presence of crosslinking catalysts, usually organic peroxide, at temperatures> 100 ° C., preferably 150 to 160 ° C.
  • Precious metal compounds are also used as crosslinking catalysts. Platinum is generally used as the precious metal compound.
  • the cold-curing or RTV silicone rubber compounds can be differentiated into one and two-component systems. Polymerize or crosslink the former by condensation of SiOH groups with the formation of Si-O bonds, for example under the influence of atmospheric humidity.
  • z. B mixtures of silicic acid esters and tin-organic compounds are used, the crosslinking reaction being the formation of an Si-O-Si bridge from “Si-OR” and “Si-OH” groups by elimination of alcohol.
  • Platinum is preferably used and is known from the prior art as a crosslinking catalyst, in particular when the crosslinking is carried out by polyaddition and not by polycondensation.
  • the molded body is preferably produced from high molecular weight polymethylsiloxanes.
  • Silicone rubbers and casting processes for the production of moldings from silicone elastomers are known from FR 9609004 A1. Usable silicone elastomers are also described in US 2001/0043977.
  • the casting mold is particularly preferably constructed from a silicone elastomer which is obtained by a platinum crosslinking process.
  • a silicone elastomer which is obtained by a platinum crosslinking process.
  • Such crosslinked silicone elastomers have little, if any, contamination from by-products and are therefore suitable for the food sector. It has surprisingly been found that these silicones are rubber-elastic over a wide temperature range and have no color changes at temperatures up to 280 ° C.
  • the silicones obtained by a platinum crosslinking process are particularly preferably hot-crosslinked (HTV) silicones.
  • they are methyl vinyl polysiloxanes.
  • Such siloxanes are described in EP 0 992 195 B1 and in EP 0 519 372 B1.
  • the at least one silicone elastomer is antiadhesive to the thermoplastic material:
  • a sticky thermoplastic material, in particular a hot melt pressure sensitive adhesive, which is filled into the casting mold, which is made up of at least one silicone elastomer, which is obtained by a platinum crosslinking process, can after Cool the mold can be removed without the remnants of the sticky thermoplastic material sticking to the wall.
  • the casting mold remains rubber-elastic in a temperature range from -40 ° C to 280 ° C.
  • the casting mold can be designed in different geometries, for example in the form of a plate with mold cavities, as in DE 19922439 A1 or in the form of a bowl-shaped container, as described in US 2002/0171027 A1.
  • a rectangular shape is preferred, the geometry is known from DE 4205919.
  • the filling space of the casting mold has a base area of 8 to 12 cm ⁇ 20 to 26 cm and a height of 6 to 8 cm.
  • the present invention also relates to the use of a casting mold, produced on the basis of at least one silicone elastomer, which is obtained by a platinum crosslinking process, for packaging thermoplastic materials.
  • thermoplastic material from the group of thermoplastic adhesives, coating or sealing agents is used as the thermoplastic material in the method according to the invention.
  • the thermoplastic material is preferably a thermoplastic hot melt adhesive, in particular a thermoplastic hot melt pressure sensitive adhesive.
  • the invention therefore also relates to a portion pack consisting essentially of a) a thermoplastic adhesive, coating or sealing agent and b) a casting mold made of at least one silicone elastomer, which is obtained by a platinum crosslinking process.
  • Suitable hot melt adhesives which can be packaged by the process according to the invention are described in EP 0469564 B1 on ropes 4, line 44 to page 8, line 48.
  • reactive hot melt adhesives are preferably packed together with the casting mold in a further container which protects the reactive adhesive from moisture or electromagnetic radiation (daylight, UV light) protects.
  • a further container which protects the reactive adhesive from moisture or electromagnetic radiation (daylight, UV light) protects.
  • This can be, for example, a tightly closable metal box or metal box.
  • the cooled reactive hot melt adhesive can also be removed from the mold and packed in a foil bag made of aluminum / polyethylene (PE).
  • PE polyethylene
  • the foil pouch is sealed with the inner PE foil.
  • the aluminum foil on the outside protects the contents of the package from moisture and electromagnetic radiation.
  • a hotmelt pressure-sensitive adhesive filled by the process according to the invention can be removed from the casting mold again without residue after cooling. It is not necessary to equip the casting mold with aids, for example separating layers made of siliconized paper, plastic film or anti-adhesive coatings.
  • the hotmelt pressure-sensitive adhesive removed from the casting mold is optionally coated with an anti-adhesive coating for further assembly and packaging, for example with a wax or with a polymer. Coatings of this type are disclosed, for example, in DE 3327289. From WO 84/03457 and WO 84/03468 it is known to provide blocks of hot melt adhesives with a powdery release agent.
  • the adhesive removed from the casting mold in particular a hotmelt PSA
  • a hotmelt PSA can also be packaged in a known manner in plastic film, which if necessary is melted together with the adhesive and applied to the substrate to be bonded.
  • Films suitable for the packaging of hotmelt PSAs can be found in DE 4205191 A1 on page 2, line 46 to page 3, line 9.
  • the hotmelt PSA is filled into the casting mold, cooled, packaged, for example into a cardboard box or a cardboard box, the casting molds filled with adhesive also being stackable on top of one another, removed from the end user for the application and emptied Casting mold returned to the manufacturer or the process for refilling.
  • the method according to the invention is particularly suitable for filling very highly viscous thermoplastic materials.
  • Highly viscous thermoplastic materials are understood to mean materials that have a viscosity of 5000 mPas to 100,000 mPas at a temperature of 180 ° C., measured according to Brookfield, spindle 27.
  • the process is also particularly suitable for small series and in production facilities where an investment in a continuous system does not appear to be profitable and which therefore give priority to the process of discontinuous packaging of thermoplastic materials.
  • the process saves expensive, specially anti-adhesive packaging, such as siliconized cardboard boxes.
  • the hot melt adhesive Technomelt Q 8718 (manufacturer: Henkel KGaA; composition about 45% SIS / SBS, 50% terpene resin, 5% mineral oil) with a viscosity of 45,000 mPas at 180 ° C (measured according to Brookfield, spindle 27.5) was used for a melt temperature of 180 ° C filled directly into the mold. After cooling, the adhesive could be removed from the molded article without leaving any residue.
  • the hot melt adhesive Technomelt 5418 manufactured Henkel KGaA; composition about 50% polyolefin, 30% KW resin, 20% mineral oil) with a viscosity of 1600 mPas at 150 ° C (measured according to Brookfield, spindle 27.5) was at a temperature of The melt at 120 ° C is filled directly into the mold. After cooling, the adhesive could be removed from the mold without residue.
  • the mold used in each case could be filled and emptied 20 times without any negative influence on the quality (appearance, surface quality, etc.) being observed.
  • a rectangular container made of a silicone elastomer with the dimensions 24.0 ⁇ 10.5 ⁇ 7 cm was used as the casting mold. It is a molded body from the "Milleforme" series, manufacturer: Pavoni Italia S.p.A, 24040 Suisio (BG), Italia.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Portionspackung eines thermoplastischen Materials offenbart, indem man in einem ersten Verfahrensschritt: a) das thermoplastische Material im fliessfähigen Zustand in eine Giessform abfüllt, b) das abgefüllte thermoplastische Material in der Giessform verfestigen lässt und in einem zweiten Verfahrensschritt c) das verfestigte thermoplastische Material verpackt, wobei d) man als Giessform einen Formkörper auswählt, der aus mindestens einem Silikon-Elastomeren aufgebaut ist, welches durch einen Platinvernetzungsprozess gewonnen wird. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass ein fliessfähiges thermoplastisches Material, insbesondere ein Schmelzklebstoff, bei Temperaturen von 40 °C bis 280 °C in die Giessform abgefüllt wird, sich in einem zweiten Verfahrensschritt nach dem Verfestigen rückstandsfrei aus der Giessform entnehmen und verpacken lässt und die entleerte Giessform für ein erneutes Füllen wiederverwendbar ist.

Description

VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER PORTIONSPACKUNG EINES THERMOPLASTISCHEN MATERIALS IN EINER GIESSFORM AUS EINEM DURCH EINEN PLATINVERNETZUNGSPROZESS
GEWONNENEN SILIKON-ELASTOMEREN
Die Erfindung belriffl ein Verfahren zur Herstellung einer Portionspackung eines thermoplastischen Materials, die Porlionspackung des thermoplastischen Materials selbst sowie die Verwendung einer geeigneten Gießform zur Herstellung der Portionspackung des thermoplastischen Materials.
Unter einem thermoplastischem Material wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Material verstanden, das bei Raumtemperatur fest ist, sich durch Erhitzen verflüssigen beziehungsweise fließfähig machen läßt und beim Erkalten wieder fest wird, wobei sich der Vorgang mehrmals wiederholen läßt. Fest bedeutet dabei, daß das Material bei Raumtemperatur (z. B. 20-22 °C) eine kristalline bis wachsartige oder gummiartige Konsistenz aufweist. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf thermoplastische Materialien aus der Gruppe der thermoplastischen Klebstoffe, Beschichtungs- oder Dichtungsmittel.
Zur Gruppe der thermoplastischen Klebstoffe gehören beispielsweise Schmelzklebstoffe.
Schmelzklebstoffe sind Klebstoffe, die als Schmelze auf die zu verbindenden Substrate aufgetragen werden und nach dem Zusammenfügen beim Abkühlen durch Verfestigung abbinden.
Es sind sowohl haftklebrige als auch blockfeste, granulierbare Schmelzklebstoffsysteme auf dem Markt.
Schmelzhaftklebsloffe sind in lösemittelfreier Form bei 20°C permanent klebrig, bleiben klebfähig und haften bei geringer Substratspezifität bei leichtem Anpreßdruck sofort auf fast allen Substraten. Mit Schmelzhaftklebstoffen hergestellte Klebverbunde können meistens ohne Zerstörung der verklebten Substrate gelöst werden. Reaktive Schmelzklebstoffe sind Schmelzklebstoffe mit reaktiven Gruppen, beispielsweise Ein- oder Zwei-Komponenten-Schmelzklebstoffe auf Basis von Polyurethanen mit freien Isocyanat-Gruppen.
Verfahren zur Verpackung von thermoplastischen Materialien, insbesondere aus der Gruppe der Klebstoffe, sind bekannt.
So bedienen sich einige Verfahren der Direktabfüllung in Folienschläuchen aus schmelzbarer Kunststoff-Folie, die mit dem Klebstoff gemeinsam aufgeschmolzen und aufgetragen werden kann. Die Kunststoff-Folie wird damit Bestandteil des Klebstoffes, der zusätzliche Arbeitsschritt der Entnahme des Klebstoffs vor Gebrauch entfällt und die Verpackungs-Folie muß nicht separat entsorgt werden. Verfahren dieser Art werden beispielsweise für strangförmig verpackte Schmelzhaftklebstoffe in der DE 3138222 und DE 3234 065, für granulierte Schmelzhaftklebstoffe in der WO 00/34129 und für blockartig verpackte Schmelzklebstoffe in der in der DE 3625358 offenbart.
Klebstoff-Portionen in Form sogenannter koextrudierter Klebstoffkissen (Pillows), eingepackt in eine zusammen mit dem Klebstoff schmelzbare Folie, sind beispielsweise aus der WO 97/00813 bekannt. Derart verpackte Klebstoffkissen eignen sich für Schmelzhaftklebstoffe mit Erweichungspunkten von unter 120 °C.
Eine weitere Form der Folienverpackung wird in der EP 0 521 661 A1 offenbart. Es wird ein Verfahren beschrieben, bei dem im wesentlichen ein thermoplastisches Material in geschmolzener Form in eine mit Folie ausgekleidete Gießform abgefüllt wird. Die Folie bildet auf der Oberfläche des verfestigten thermoplastischen Materials eine klebefreie Beschichtung. Nachteilig an folienverpackten thermoplastischen Materialien, die zusammen mit der Folie aufgeschmolzen werden, ist häufig das Aufschwimmen von festen Folienresten an die Oberfläche der thermoplastischen Materialschmelze. Dieses wird beispielsweise bewirkt durch den Dichteunterschied zwischen Kunststoff- Folie und thermoplastischem Material, einem breiten Schmelzbereich der Kunststoff-Folie und/oder durch Luft, die in der Folie eingeschlossen ist. Nicht vollständig aufgeschmolzene Folienreste können ein Verstopfen der Düsen von Applikationsvorrichtungen und damit Produktionsstörungen bewirken.
Die vorgenannten Verfahren dienen bevorzugt der kontinuierlichen Verpackung von thermoplastischen Materialien in der Großproduktion und erfolgen ohne großen Personalaufwand. Allerdings sind hohe Investitionskosten mit den Verfahren in dieser Art verbunden.
Geringere Produktionsmengen (Kleinserien) aus diskontinuierlichen Verfahren und sehr hoch viskose thermoplastische Materialien werden weiterhin meistens noch in Behältern aus Metall, Papier oder starrem Kunststoff, beispielsweise Metallfässern, Kartons, Pappschachteln oder Kunststoffschalen abgefüllt.
Handelt es sich bei den thermoplastischen Materialien um klebrige Materialien, werden die Bereiche des Verpackungsmaterials, die in den direkten Kontakt mit dem klebrigen thermoplastischen Material kommen können, in der Regel zusätzlich mit einer antiadhäsiven Schicht ausgerüstet.
Die EP 0496626 A1 offenbart einen Behälter, enthaltend ein festes Heißschmelzmaterial, wobei das feste Heißschmelzmaterial durch eine antiadhäsive Beschichtung von den inneren Oberflächen des Behälters getrennt ist. Die antiadhäsive Beschichtung kann beispielsweise aus einer Emulsion, Dispersion, Wachs oder Pulver bestehen. Durch die antiadhäsive Beschichtung wird die Entnahme des festen Heißschmelzmaterials aus dem Behälter erleichtert. Nachteilig an dieser Beschichtung ist, daß häufig nicht eine vollständige homogene Beschichtung der inneren Oberflächen erreicht wird und dadurch Reste des Heißschmelzmaterials an der inneren Oberfläche verbleiben. Sofern der Behälter ein weiteres Mal zur Befüllung eingesetzt werden soll, muß nach Entnahme des Heißschmelzmaterials die Beschichtung der inneren Oberfläche erneuert werden, da in der Regel ein Teil der Beschichtung am Heißschmelzmaterial verbleibt.
Die US 5,992,130 offenbart einen starren Behälter zum Verpacken und Transportieren einer reaktiven hot-melt Klebstoffzusammensetzung, die in Gegenwart von Feuchtigkeit vernetzt. Die äußere Wand des Behälters besteht aus einem feuchtigkeitsabweisenden Material und die innere Wand ist mit einem Material beschichtet, welches nicht an dem Klebstoff klebt. Die Beschichtung besteht beispielsweise aus Polymeren auf Basis von Silikon- oder Fluorkomponenten und wird, ausgehend von einem Harz oder Lack, aufgetragen. Vor Entnahme der Klebstoffzusammensetzung muß der Behälter in einer Heizvorrichtung erwärmt werden. Der Behälter ist nicht zur Wiederverwendung geeignet. Da er aus unterschiedlichen Materialien aufgebaut, müßen diese vor dem Recycling aufwendig getrennt werden.
Ein genereller Nachteil des vorstehend beschriebenen Standes der Technik ist es, daß nach Entnahme des klebrigen thermoplastischen Materials aus dem Behälter Verpackungsabfall anfällt, der entsorgt werden muß.
Häufig ist auch eine zumindest direkte Wiederverwendung dieser Behälter nicht möglich, da die antiadhäsive Schicht bei der Abfüllung und bei dem Auspacken des thermoplastischen Materials in der Regel beschädigt wird. Daher gehen immer mehr Hersteller dazu über, wiederverwendbare Behälter zu verwenden, in denen die Schmelze des thermoplastischen Materials zum Auskühlen abgefüllt wird. Damit das feste thermoplastische Material wieder aus den Behälter herausgebracht werden kann, werden geeignete Formkörper entweder mit einer Trennschichl, z. B. Wachs, silikonisiertem Papier oder mit einer Folie beschichtet bzw. ausgekleidet. Nach dem Abkühlen kann das thermoplastische Material beispielsweise in Folie verpackt oder mit einer antiadhäsiven Schicht beschichtet werden.
Die DE 4205919 A1 beschreibt ein Verfahren, bei dem ein Formkörper mit ggf. beweglichen Stirn- und Seitenwänden auf einem Transportband aus wärmeleitfähigem Material aufliegt und wobei ein Verpackungsmaterial in Form einer Folie auf diesen Formkörper aufgebracht wird. Auf das Verpackungsmaterial und in den Formkörper wird verflüssigter Klebstoff eingebracht und der noch nicht vom Verpackungsmaterial umschlossene Bereich wird mit Verpackungsmaterial umhüllt.
Der so verpackte Klebstoff wird dem Formkörper entnommen und kann anschließend gestapelt und transportiert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Formkörper nach Art einer Panzerkette ausgebildet und im Rahmen einer kontinuierlichen Produktion mehrfach verwendbar.
Besonders problematisch ist allerdings bei diesem Verfahren eine hohe Abfülltemperatur von meist hochviskosen Klebstoffen, die bis ca. 200 °C betragen kann. In diesem Fall muß die in den Formkörper eingebrachte Folie intensiv gekühlt werden. Selbst die schnelle Wärmeabführung von metallenen Formkörpern alleine reicht nicht aus, die Folie vor Schädigung durch das heiß eingefüllte thermoplastische Material zu schützen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein umweltschonendes Verfahren zum Verpacken thermoplastischer Materialien bereitzustellen, welches die Nachteile des Standes der Technik überwindet. Ein Bedarf besteht insbesondere an einem Verfahren, welches das direkte Abfüllen von thermoplastischen Materialien in ein Verpackungsmaterial bei Temperaturen bis 280 °C ermöglicht, ohne daß dabei eine Schädigung des Verpackungsmaterials eintritt. Eine weitere Aufgabe der Erfindung war es, ein Verfahren für das Verpacken klebriger thermoplastischer Materialien bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung war es, ein Verfahren bereitzustellen, welches das Abfüllen und Verpacken von thermoplastischen Materialien ermöglicht, die im direkten oder indirekten Kontakt zu Lebensmitteln eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe ist den Patentansprüchen zu entnehmen.
Sie besteht im wesentlichen in einem Verfahren zur Herstellung einer Portionspackung eines thermoplastischen Materials, indem man in einem ersten Verfahrensschritt a) das thermoplastische Material im fließfähigen Zustand in eine Gießform abfüllt, b) das abgefüllte thermoplastische Material in der Gießform verfestigen läßt und in einem zweiten Verfahrensschritt c) das verfestigte thermoplastische Material verpackt, wobei d) man als Gießform einen Formkörper auswählt, der aus mindestens einem Silikon-Elastomeren aufgebaut ist, welches durch einen Platinvernetzungsprozeß gewonnen wird.
Gegenüber bekannten Verfahren weist das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere den Vorteil auf, daß das fließfähige thermoplastische Material bei Temperaturen von 40 °C bis 280 °C, bevorzugt von 60 °C bis 260 °C und insbesondere bevorzugt von 80 °C bis 240 °C in die Gießform abgefüllt und darin zur Verfestigung abgekühlt werden kann, ohne daß beim Abfüllen die Oberfläche des Silikon- Elastomeren, welche im direkten Kontakt mit dem heißen thermoplastischen Material steht, geschädigt wird. Das Abfüllen geschieht dabei direkt, beispielsweise im Anschluß an die Herstellung des thermoplastischen Materials, wenn es noch fließfähig ist, oder indirekt, das heißt beispielsweise aus einem Vorratsbehäller. Dabei ist der Vorratsbehäller permanent beheizt, so daß das darin enthaltene thermoplastische Material fließfähig ist oder der Vorratsbehälter wird bei Bedarf beheizt, um das darin befindliche thermoplastische Material fließfähig zu machen. Die Abkühlung einer abgefüllten Malerialmenge von 2 kg dauert in Luft ca. 2 - 3 h und in einem Wasserbad ca. 1 ,5 Stunden, abhängig von der Abfülltemperatur.
In einer zweiten Verfahrensstufe wird das verfestigte thermoplastische Material verpackt.
Dies kann kontinuierlich oder diskontinuierlich geschehen, indem das verfestigte thermoplastische Material in der Gießform verbleibt und zusammen mit dieser in einem Behälter aus Papier, Pappe, Metall oder Kunststoff verpackt wird. Beispielsweise ist der Behälter ein Karton oder eine Pappschachtel. In einer weiteren Ausführungsform wird die Gießform mit einem Deckel verschlossen, wobei der Deckel bevorzugt überwiegend aus dem gleichen Material wie die Gießform besteht. Der Deckel ist dabei bereits entweder an der Gießform angebracht oder wird in einem separaten Schritt, nachdem das thermoplastische Material abgefüllt wurde, zum Verschließen der Gießform aufgesetzt. Der Deckel ist bevorzugt so ausgestaltet, daß er den Inhalt, wie bevorzugt einen Reaktivschmelzklebstoff, vor Luftfeuchtigkeit schützt.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das thermoplastische Material in dem zweiten Verfahrensschritt vor dem Verpacken von der Gießform getrennt. Das verfestigte thermoplastische Material läßt sich sehr leicht aus der Gießform entnehmen, ohne daß die Gießform dabei beschädigt wird und ohne daß hierzu die Gießform mit einer Trennschichl ausgerüstet werden muß. Hierzu verfügt die Gießform einerseits über eine ausreichende Formslabilitäl beim Einfüllen des flüssigen thermoplastischen Materials und andererseits über eine ausreichend hohe Elastizität, die beispielsweise das Abziehen der Gießform von einem erkalteten Block des thermoplastischen Materials ermöglicht. Die Elastizität der Gießform ergibt sich durch den verwendeten Werkstoff - die Gießform ist aus mindestens einem Silikon-Elastomeren aufgebaut. Elastomere sind weitmaschig vernetzte hochmolekulare Polymere mit gummielastischem Verhalten, die bei Raumtemperatur wiederholt mindestens auf das Zweifache ihrer Länge gedehnt werden können und nach Aufhebung des für die Dehnung erforderlichen Zwanges sofort wieder annähernd ihre Ausgangslänge einnehmen. Die Elastizität wird durch das Dehnelastizitätsmodul „E" beschrieben, welches sich als Verhältnis der Zugspannung (Kraft pro Ouerschnittsfläche) zur Längsdehnung ergibt.
Die Vernetzung wird im allgemeinen durch Vulkanisation von natürlichen oder synthetischen Kautschuken erreicht.
Die ausreichende Formstabilität wird konstruktionsbedingt herbeigeführt, indem im Herstellungs- und Formgebungsverfahren versteifende Elemente, beispielsweise in Form von Stegen, eingefügt werden.
Die Gießform wird bevorzugt im Gießverfahren aus Silikonkautschuken hergestellt. Dieses sind in den gummielastischen Zustand überführbare Massen, welche als Grundpolymere Polydiorganosiloxane enthalten, die Vernetzungs-Reaktionen zugängliche Gruppen aufweisen. Als solche kommen beispielsweise H-Atome, OH- oder Vinyl-Gruppen in Frage, die sich an den Kettenenden befinden oder auch in der Kette eingebaut sein können.
Für die Herstellung der Gießform werden heiß- oder kaltvulkanisierende Silikonkautschuke (engl.: high/room temperature vulcanizing = HTV/RTV) eingesetzt.
Die HTV-Silikon-Kautschuke werden in Gegenwart von Vernetzungskatalysatoren, meist organisches Peroxid, bei Temperaturen > 100 °C, bevorzugt 150 bis 160 °C, vulkanisiert. Aber auch Edelmetall-Verbindungen finden als Vernetzungskatalysator Verwendung. Als Edelmetall-Verbindung wird in der Regel Platin verwendet. Für das Spritzgießverfahren werden flüssige Silikon-Kautschuk- Komponenten, in der Regel zwei flüssige Silikon-Kautschuke (LSR = liquid silicone rubbers) über Additionsvernetzung vulkanisiert.
Die kalthärtenden oder RTV-Silikonkautschukmassen lassen sich in Ein- und Zweikomponentensysteme unterscheiden. Erstere polymerisieren bzw. vernetzen durch Kondensation von SiOH-Gruppen unter Bildung von Si-O — Bindungen, beispielsweise unter dem Einfluß von Luftfeuchtigkeit.
Bei Zweikomponentenkautschuken (RTV-2) werden als Vernetzer z. B. Gemische aus Kieselsäureestern und Zinn-organischen Verbindungen verwendet, wobei als Vernetzungsreaktion die Bildung einer Si-O-Si-Brücke aus „Si-OR"- und „Si-OH"- Gruppen durch Alkohol-Abspaltung erfolgt. Bevorzugt und aus dem Stand der Technik bekannt, wird Platin als Vernetzungskatalysator eingesetzt, insbesondere dann, wenn die Vernetzung durch Polyaddition und nicht durch Polykondensation erfolgt.
Vorzugsweise wird der Formkörper aus Polymethylsiloxanen hohen Molekulargewichts hergestellt.
Silikon-Kautschuke und Gießverfahren zur Herstellung von Formkörpern aus Silikon-Elastomeren sind aus der FR 9609004 A1 bekannt. Einsetzbare Silikon-Elastomere sind desweiteren in der US 2001/0043977 beschrieben.
Insbesondere bevorzugt ist die Gießform aus einem Silikon-Elastomeren aufgebaut, welches durch ein Platinvernetzungsprozeß gewonnen wird. Derartige vernetzte Silikon-Elastomere weisen, wenn überhaupt, nur geringe Verunreinigungen durch Nebenprodukte auf und sind daher für den Lebensmittelbereich geeignet. Es wurde überraschend gefunden, daß diese Silikone über einen weiten Temperaturbereich gummielastisch sind und keine Farbveränderungen bei Temperaturen bis 280 °C aufweisen.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei den Silikonen, die durch einen Platinvernetzungsprozeß erhalten werden, um heißvernetzte (HTV) Silikone. Insbesondere handelt es sich um Methyl-Vinyl-Polysiloxane. Derartige Siloxane sind in der EP 0 992 195 B1 und in der EP 0 519 372 B1 beschrieben. Das mindestens eine Silikon-Elastomere ist antiadhäsiv gegenüber dem thermoplastischen Material: Ein klebriges thermoplastisches Material, insbesondere ein Schmelzhaftklebstoff, der in die Gießform, die aus mindestens einem Silikon- Elastomeren aufgebaut ist, welches durch einen Platinvernetzungsprozeß gewonnen wird, abgefüllt wird, kann nach dem Erkalten der Gießform entnommen werden, ohne das Reste des klebrigen thermoplastischen Materials an der Wandung kleben bleiben. Die Gießform bleibt in einem Temperaturbereich von -40 °C bis 280 °C gummielastisch.
Die Gießform kann in unterschiedlichen Geometrien ausgestaltet sein, beispielsweise in Form einer Platte mit Formhohlräumen, wie in DE 19922439 A1 oder in Form eines schüsseiförmigen Behälters, wie in US 2002/0171027 A1 , beschrieben.
Bevorzugt wird eine rechteckige Form, die Geometrie ist aus der DE 4205919 bekannt.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Füllraum der Gießform eine Grundfläche von 8 bis 12 cm X 20 bis 26 cm und eine Höhe von 6 bis 8 cm auf.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch die Verwendung einer Gießform, hergestellt auf der Basis mindestens eines Silikon-Elastomeren, welches durch einen Platinvernetzungsprozeß gewonnen wird, zum Verpacken thermoplastischer Materialien.
In einer besonderen Ausführungsform wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren als thermoplastisches Material ein thermoplastisches Material aus der Gruppe der thermoplastischen Klebstoffe, Beschichtungs- oder Dichtungsmittel eingesetzt. Bevorzugt handelt es sich bei dem thermoplastischen Material um einen thermoplastischen Schmelzklebstoff, insbesondere um einen thermoplastischen Schmelzhaftklebstoff.
Gegenstand der Erfindung ist daher auch eine Portionspackung, bestehend im wesentlichen aus a) einem thermoplastischen Klebstoff, Beschichtungs- oder Dichtungsmittel und b) einer Gießform aus mindestens einem Silikon-Elastomeren, welches durch einen Platinvernetzungsprozeß gewonnen wird.
Geeignete Schmelzklebstoffe, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verpackt werden können, sind in der EP 0469564 B1 auf der Seile 4, Zeile 44 bis Seite 8, Zeile 48, beschrieben.
Reaktive Schmelzklebstoffe werden bevorzugt nach dem Abfüllen und Erkalten zusammen mit der Gießform in einem weiteren Behälter verpackt, der den Reaktivklebstoff vor Feuchtigkeit oder elektromagnetischer Strahlung (Tageslicht, UV-Licht) schützt. Dies kann beispielsweise eine dicht verschließbare Metallbox oder Metallkiste sein.
Der erkaltete reaktive Schmelzklebstoff kann aber auch der Gießform entnommen und in einem Folienbeutel aus Aluminium/Polyethylen (PE) verpackt werden. Der Folienbeutel wird über die innenliegende PE-Folie versiegelt. Die außenliegenden Aluminium-Folie schützt den Verpackungsinhalt vor Feuchtigkeit und elektromagnetischer Strahlung.
Ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren abgefüllter Schmelzhaftklebstoff läßt sich nach dem Erkalten rückstandsfrei wieder der Gießform entnehmen. Eine zusätzliche Ausrüstung der Gießform mit Hilfsmitteln, beispielsweise Trennschichten aus silikonisiertem Papier, aus Kunststofffolie oder antiadhäsiven Beschichtungen, ist nicht notwendig.
Der der Gießform entnommene Schmelzhaftklebstoff wird für die weitere Konfektionierung und Verpackung ggf. mit einer antiadhäsiven Beschichtung überzogen, beispielsweise mit einem Wachs oder mit einem Polymer. Beschichtungen dieser Art sind beispielsweise in der DE 3327289 offenbart. Aus der WO 84/03457 und WO 84/03468 ist es bekannt, Blöcke aus Schmelzklebstoffen mit einem pulverförmigen Trennmittel zu versehen.
Der der Gießform entnommene Klebstoff, insbesondere ein Schmelzhaftklebstoff, kann auch nach bekannter Weise in Kunststofffolie verpackt werden, die ggf. bei Applikation zusammen mit dem Klebstoff aufgeschmolzen und auf das zu verklebende Substrat aufgebracht wird. Für die Verpackung von Schmelzhaftklebstoffen geeignete Folien sind der DE 4205191 A1 auf Seite 2, Zeile 46 bis Seite 3, Zeile 9 zu entnehmen.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird der Schmelzhaftklebstoff nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in die Gießform abgefüllt, abgekühlt, verpackt, beispielsweise in einen Karton oder eine Pappschachtel, wobei die mit Klebstoff gefüllten Gießformen auch übereinander stapelbar sind, beim Endverbraucher für die Applikation entnommen und die entleerte Gießform zur erneuten Befüllung dem Hersteller bzw. dem Verfahren wieder zugeführt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders geeignet für die Abfüllung von sehr hochviskosen thermoplastischen Materialien. Unter hochviskosen thermoplastische Materialien werden Materialien verstanden, die eine Viskosität von 5000 mPas bis 100 000 mPas bei einer Temperatur von 180 °C aufweisen, gemessen nach Brookfield, Spindel 27.
Das Verfahren ist auch besonders geeignet für Kleinserien und in Produklions- stätten, in denen eine Investition in eine kontinuierliche Anlage nicht rentabel erscheint und die daher dem Verfahren der diskontinuierlichen Verpackung von thermoplastischen Materialien den Vorrang geben.
Durch das Verfahren werden teure, speziell antiadhäsiv ausgerüstete Verpackungen, beispielsweise silikonisierte Pappschachteln, eingespart.
Die Erfindung wird nun anhand von Beispielen im Einzelnen erläutert:
Ausführungsbeispiele:
Beispiel 1
Der Schmelzklebstoff Technomelt Q 8718 (Hersteller: Henkel KGaA; Zusammensetzung etwa 45 % SIS/SBS, 50 % Terpenharz, 5 % Mineralöl) mit einer Viskosität von 45 000 mPas bei 180 °C (gemessen nach Brookfield, Spindel 27,5) wurde bei einer Schmelze-Temperatur von 180°C direkt in die Gießform abgefüllt. Nach den Abkühlen ließ sich der Klebstoff rückstandsfrei aus dem Formkörper entnehmen.
Beispiel 2
Der Schmelzklebstoff Technomelt 5418 (Hersteller Henkel KGaA; Zusammensetzung etwa 50 % Polyolefin, 30 % KW-Harz, 20 % Mineralöl) mit einer Viskosität von 1600 mPas bei 150 °C (gemessen nach Brookfield, Spindel 27,5) wurde bei einer Temperatur der Schmelze von 120°C direkt in die Gießform abgefüllt. Nach dem Abkühlen ließ sich der Klebstoff rückstandsfrei aus der Gießform entnehmen.
In den Beispielen konnte die jeweils eingesetzte Gießform 20 mal befüllt und entleert werden, ohne das irgendeine negative Beeinflussung der Qualität (Aussehen, Oberflächenbeschaffenheit etc.) beobachtet wurde.
Als Gießform wurde in beiden Beispielen ein rechteckiger Behälter aus einem Silikon-Elastomeren mit den Abmessungen 24,0X10,5X7cm eingesetzt. Es ist ein Formkörper aus der Serie „Milleforme", Hersteller: Pavoni Italia S.p.A, 24040 Suisio (BG), Italia.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer Portionspackung eines thermoplastischen Materials, indem man in einem ersten Verfahrensschritt: a) das thermoplastische Material im fließfähigen Zustand in eine Gießform abfüllt, b) das abgefüllte thermoplastische Material in der Gießform verfestigen läßt und in einem zweiten Verfahrensschritt c) das verfestigte thermoplastische Material verpackt, wobei d) man als Gießform einen Formkörper auswählt, der aus mindestens einem Silikon-Elastomeren aufgebaut ist, welches durch einen Platinvernetzungsprozeß gewonnen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß man das fließfähige thermoplastische Material bei Temperaturen von 40°C bis 280°C, bevorzugt von 60 °C bis 260 °C und insbesondere bevorzugt von 80 °C bis 240 °C abfüllt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das verfestigte thermoplastische Material in dem zweiten Verfahrensschritt vor dem Verpacken von der Gießform trennt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießform aus heiß- oder kaltvulkanisierenden Silikonkautschuken, insbesondere aus Methyl-Vinyl-Polysiloxanen, hergestellt ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießform in einem Temperaturbereich von -40°C bis 280°C gummielastisch ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Silikon-Elastomere antiadhäsiv gegenüber dem thermoplastischen Material ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man als thermoplastisches Material ein thermoplastisches Material aus der Gruppe der thermoplastischen Klebstoffe, Beschichtungs-, oder Dichtungsmittel einsetzt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man als thermoplastisches Material ein Schmelzhaftklebstoff oder Reaktivklebstoff einsetzt.
9. Portionspackung, bestehend im wesentlichen aus a) einem thermoplastischen Klebstoff, Beschichtungs- oder Dichtungsmittel und b) einer Gießform aus mindestens einem Silikon-Elastomeren, welches durch einen Platinvernetzungsprozeß gewonnen wird.
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