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Verfahren zum Herstellen von Verpackungen
Eines der neueren Verfahren zum Herstellen von Verpackungen, das sogenannte Skin-Packaging (Haut-Verpackungs-Verfahren), besteht darin, dass man die zu verpackenden Gegenstände zwischen einer luftdurchlässigen Unterlage und einer Folie aus thermoplastischem Kunststoff einschliesst. Man saugt bei dem Verfahren die auf geeignete Temperatur erwärmte thermoplastische Folie durch Anwendung von
Unterdruck auf die luftdurchlässige Unterlage, wobei die Folie über die zwischen ihr und der Unterlage befindlichen Gegenstände nach Art des Vakuum-Tiefziehverfahrens den Konturen der Gegenstände entsprechend verformt wird. Um Haftung zwischen Kunststoff-Folie und luftdurchlässiger Unterlage zu erzielen, bringt man zwischen beide eine Klebeschicht an.
Beispielsweise verwendet man als luftdurchlässige Unterlage perforierten Karton, der mit heissklebendem Lack überzogen ist. Beim Aufpressen der erwärmten Folie durch das Vakuum bildet der Lack eine genügend feste Verbindung zwischen KunststoffFolie und Karton aus. Man hat für das Skin-Packaging beispielsweise Folien aus Celluloseacetat, Polystyrol oder Polyvinylchlorid verwendet. Auch die Verwendung von Folien aus Polyäthylen, Polyamiden oder Polyterephthalsäureglykolestern ist in Betracht gezogen worden. Doch haben sich letztere aus verschiedenen Gründen nicht durchsetzen können.
Bei Polyäthylen-Folien erweisen sich Heissklebelacke, die praktisch für das Skin-Packaging als einzige Klebelacke in Betracht kommen, als wirkungslos, und ohne Klebelack kommt es ebenfalls zu keiner nennenswerten Haftung zwischen Polyäthylen-Folie und poröser Unterlage.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, mit dem es gelingt, den vorstehend geschilderten Nachteil auch hinsichtlich der Polyolefinfolien zu beseitigen. Das Verfahren gemäss der Erfindung besteht darin, dass die in der beim Skin-Packaging an sich üblichen Weise erhitzte und auf die Unterlage gesaugte Polyolefin-Folie bei Vorliegen eines Folie und Unterlage zusammenpressenden Druckunterschiedes zusätzlich erwärmt wird. Unter einem Folie und Unterlage zusammenpressenden Druckunterschied ist im vorliegenden ein solcher Druckunterschied zu verstehen, bei welchem der auf die aussenliegende Seite der Kunststoff-Folie wirkende Druck grösser ist als der Druck, der an der mit der luftdurchlässigen Unterlage in Verbindung stehenden Seite der Folie wirkt.
Das Verfahren wird vorteilhaft in der Weise durchgeführt, dass man, ohne den Sog aufzuheben, die Erwärmung der Folien fortsetzt, wenn sie verformt und an die Unterlage gesaugt worden sind. Man lässt zu diesem Zweck die Wärmequelle, durch welche die Polyolefin-Folie auf die zur Verformung notwendige Temperatur gebracht wurde, und gleichzeitig das Vakuum, durch dessen Wirkung die Verformung erzielt wurde, nach der Verformung noch eine Zeit lang auf die Polyolefin-Folie einwirken.
Die Dauer der weiteren Einwirkung derWärme und des Folie und Unterlage zusammenpressenden Druckunterschiedes auf die Polyolefin-Folie nach ihrer Vereinigung mit der Unterlage richtet sich nach den gegebenen Umständen, wie Dicke und Farbstoff- oder Füllstoffgehalt der Folie, ihr Abstand von der Wärmequelle und deren Intensität, ferner nach der Wärmeaufnahme seitens der Unterlage.
Während es bisher, wie schon weiter oben angegeben ist, bei Verwendung von Polyäthylenfolien beim Skin-Packaging sehr häufig Versager gab, weil sich bei der üblicherweise angewandten Arbeitsweise keine hinreichend haltbare Verbindung zwischen Folie und Unterlage ausbildete, erhält man beim Arbeiten nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung Packungen von grosser Haltbarkeit. Die Mitverwendung eines besonderen Klebemittels erübrigt sich dabei. Vorteile bietet die Arbeitsweise besonders bei Folien, deren Dicke 0, 100 mm oder mehr beträgt. Bei ihnen tritt die fortschrittliche Wirkung des Verfahrens deutlich hervor. Es empfiehlt sich, darauf zu achten, dass bei diesen Folien die Dauer der zu-
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sätzlichen Erwärmung wenigstens 5 Sekunden beträgt.
Je nach der Dicke der Folien werden die besten
Ergebnisse in der Regel durch 10 - 60 Sekunden langes, mitunter auch noch längeres zusätzliches Erwär- men erzielt, wenn es im Anschluss an das Verformen und Ansaugen der Folie an die Unterlage vorgenom- men wird.
Das zusätzliche Erwärmen der Polyolefin-Folie nach der Verformung kann man auch in einem von der Verformung zeitlich getrennten Arbeitsgang durchführen. Wegen der inzwischen erfolgten Abkühlung der Verpackung muss man dann die Folie durch die zusätzliche Erwärmung zunächst auf eine Temperatur bringen, welche der entspricht, die sie unmittelbar nach der Verformung hatte, und dann mit der zusätz- lichen Erwärmung fortfahren, bis die Verankerung zwischen Folie und Unterlage erfolgt ist. Der Folie und
Unterlage zusammenpressende Druckunterschied braucht nicht während der gesamten Dauer des zusätzli- chen Erwärmens eingehalten zu werden, es genügt, wenn er vorliegt, wenn die Verankerung zwischen Folie und Unterlage erfolgt.
Im allgemeinen wendet man zum Zusammenpressen von Folie und Unterlage während des nach der Vereinigung von Unterlage und Folie vorzunehmenden zusätzlichen Erwärmens der Folie Unterdruck in gleicher Weise wie beim Verformen an, doch kann man zum Zusammenpressen auch sonstwie die aussen liegende Seite der Folie einem höheren Druck aussetzen als die luftdurchlässige Unterlage.
Vor dem Verformen erwärmt man die Polyolefin-Folie zweckmässig bis zum Erweichungspunkt oder darüber. Der Erweichungspunkt hängt ab von der Art des Folien-Kunststoffes und liegt beispielsweise für Hochdruckpolyäthylen bei etwa 110 - 1150 C, für Niederdruckpolyäthylen bei etwa 125 - 1310 C. Der Erwärmung der Folie sind nach oben Grenzen gesetzt. Bei der Anwendung zu hoher Temperatur wird die Folie zu plastisch und neigt dann zur Blasen-oder Rissbildung, wenn sie auf die Unterlage gesaugt und über den einzupackenden Gegenstand gezogen wird. Das tritt beispielsweise ein, wenn man die Folie vor dem Verformen so hoch erhitzt, dass sie nach dem Verformen noch genügend plastisch-weich ist, um ohne Nacherhitzen mit der Unterlage fest verbunden zu werden.
Zu tiefe Temperaturen sind zu vermeiden, weil dann zum Verformen der Folie grössere Kräfte erforderlich sind und der atmosphärische Druck dazu nicht mehr ausreicht, und weil die Folie unterhalb ihres Erweichungspunktes nicht spannungsfrei und un- gleichmässig verformt wird. Bei einer gegebenen Heizvorrichtung mit einer gegebenen Heizleistung richtet sich daher auch die Dauer der Erwärmung vor dem Verformen bis zum Erreichen zweckmässiger Ver- formungstemperaturen nach dem Folienmaterial, der Foliendicke und der Absorptionsfähigkeit der Folie für Wärmestrahlung.
Als Folien, welche bei dem Verfahren gemäss der Erfindung Verwendung finden, seien beispielsweise solche aus Polyäthylen und Polypropylen genannt. Die Unterlage ist entweder aus einem Material, das von Natur aus genügend, luftdurchlässig ist, um die für das Verformen der Polyolefin-Folie erforderliche Saugwirkung zuzulassen, wie das bei Unterlagen aus vielen Papiersorten und aus dünner Pappe, dünner Holzfolie, Gewebe, Filz der Fall ist, oder sie ist durch entsprechende Bearbeitung, wie durch Perforation, luftdurchlässig gemacht.
Beispiel : Man verpackt eine Schraubenmutter nach dem Skin-Packaging, indem man sie auf einer perforierten Pappscheibe in den Formkasten eines Vakuum-Tiefziehgerätes bringt und eine 0, 15 mm starke Polyäthylen-Folie in den Spannrahmen des Formkastens einspannt. Die eingespannte Folie, die den Formkasten luftdicht abschliesst, wird dann mit einem Infrarotstrahler 25 Sekunden lang erwärmt und nach Ablauf der Heizzeit mittels Vakuum über die Mutter geformt und auf die Unterlage gepresst. Das Vakuum wirkt hiebei so, dass die Luft zwischen Folie und perforierter Unterlage weggesaugt wird. Im Anschluss daran bestrahlt man die verformte Polyäthylen-Folie noch weitere 10 Sekunden mit dem Infrarotstrahler und lässt dabei das Vakuum fortwirken.
Der Infrarotstrahler hat etwa 3,5 KW Leistungsaufnahme und wird in 18 - 20 cm Entfernung angewandt, wobei die von ihm bestrahlte Fläche 1200 cm ? beträgt.
Die Folie ist danach so fest mit der Pappscheibe verbunden, dass sie sich nur unter teilweisem Aufreissen der Pappunterlage davon abziehen lässt. Die Mutter ist von der Folie eng überzogen und sitzt fest auf der Pappunterlage.
Unterlässt man das Nacherhitzen nach dem Verformen, dann lässt sich die Folie leicht von der Pappunterlage lösen ; gegebenenfalls löst sie sich schon durch das Gewicht der Mutter, wenn die Packung bewegt wird.
Verwendet man im vorstehend beschriebenen Beispiel unter sonst gleichen Voraussetzungen statt der 0, 150 mm starken Polyäthylen-Folie eine solche von 0, 400 mm Stärke, so erwärmt man sie ungefähr 35 Sekunden mit dem Infrarotstrahler, ehe man sie durch die Vakuumwirkung über die Mutter formt und gegen die Pappscheibe saugt, und lässt danach unter Fortwirken des Vakuums den Infrarotstrahler noch etwa weitere 35 Sekunden auf die Folie einwirken. Man erhält dann wiederum eine Verpackung, bei der
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die Folie eng um die Mutter gezogen und fest mit der Pappunterlage verbunden ist. Unterbleibt die Nacherhitzung nach dem Verformen, so ist auch hier der Verbund zwischen Polyäthylenfolie und Pappunterlage nur sehr schlecht.
Erhitzt man unter sonst gleichen Voraussetzungen die 0, 400 mm starke Polyäthylen-Folie vor dem Verformen 50 Sekunden oder gar 70 Sekunden, so wirft sie beim Aufpressen auf die Pappunterlage Blasen und reisst beim Verformen über die Mutter ein.