DE60009965T2

DE60009965T2 - Wiederverschliessbarer Reissverschluss mit einer schmelzbaren Schicht

Info

Publication number: DE60009965T2
Application number: DE60009965T
Authority: DE
Inventors: Dave J. Gilman Matthews
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 1999-02-10
Filing date: 2000-02-04
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2020-02-05
Also published as: JP2000287718A; KR20000057123A; US6154934A; DE60009965D1; EP1027840B1; AR017243A1; ATE264630T1; CA2295374A1; EP1027840A1; CN1264559A; TW482658B; CN1149943C; BR0000492A; KR100344723B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen wiederverschließbaren Reißverschluss zur Verwendung bei wiederverschließbaren Kunststoffbeuteln und Verpackungen. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere einen wiederverschließbaren Reißverschluss mit einer schmelzbaren Rippenschicht auf jedem Profil.
Wiederverschließbare Reißverschlüsse, welche schmelzbare Rippen zum Anschweißen der Reißverschlüsse an Verpackungsmaterial haben, sind im Stand der Technik der wiederverschließbaren Verpackungen allgemein bekannt. Beispiele solcher Reißverschlüsse können in der US-A-4 673 383 , der US-A-5 216 787 und der US-A-5 242 516 gefunden werden.
Schmelzbare Rippen bieten zahlreiche Vorteile. Wie zum Beispiel in der US-A-4 673 383 offenbart können schmelzbare Rippen die Menge an Hitze und Druck, welche auf den Körper eines Reißverschlusses und das Packungsmaterial während des Anschweißens des Reißverschlusses an das Packungsmaterial übertragen werden, minimieren und so das Verformen des Reißverschlusses und der Packung minimieren. Wie in der US-A-5 216 787 und der US-A-5 242 516 offenbart können schmelzbare Rippen zusätzlich dazu verwendet werden, einen Reißverschluss an inkompatibles Packungsmaterial zu binden, wenn die schmelzbaren Rippen aus einem Material gebildet sind, welches mit dem Packungsmaterial und dem Reißverschluss kompatibel ist.
Viele Reißverschlüsse des Standes der Technik, welche schmelzbare Rippen verwenden, haben sich jedoch als problematisch erwiesen, indem es oft schwierig ist, eine einheitlich Schweißung zwischen dem Reißverschluss und dem Packungsmaterial zu erzielen. 1 zeigt beispielhaft eine Querschnittsansicht eines typischen Reißverschlusses 10 des Standes der Technik, welcher schmelzbare Rippen 24 hat. Der Reißverschluss enthält ein Eingreifprofil (male profile) 12, welches mit einem Aufnahmeprofil (female profile) 14 verriegelbar ist. Das Eingreifprofil 12 enthält ein Eingreifverriegelungselement (male interlocking member) 16 und einen Flansch 18, welcher sich seitlich auf jeder Seite des Eingreifverriegelungselements 16 zum Verschweißen des Eingreifprofils 12 mit dem Packungsmaterial (nicht dargestellt) erstreckt. In gleicher Weise enthält das Aufnahmeprofil 14 ein U-förmiges Aufnahmeverriegelungselement (female interlocking member) 20, welches mit dem Eingreifverriegelungselement 16 verriegelbar ist, und einen Flansch 22, welcher sich auf jeder Seite des Aufnahmeverriegelungselements 20 erstreckt, um das Aufnahmeprofil 14 an das Packungsmaterial anzuschweißen.
Die Eingreif- und Aufnahmeflansche 18, 22 enthalten je schmelzbare Rippen 24, welche an Flanschoberflächen 26, 28 angeordnet sind, welche von ihren jeweiligen Verriegelungselementen 16, 20 weggerichtet sind. Die schmelzbaren Rippen 24 sind aus dem gleichen Material hergestellt wie der Rest des Reißverschlusses 10. Die Eingreif- und Aufnahmeprofile 12, 14 sind an den schmelzbaren Rippen 24 über Hitze und Druck an das Packungsmaterial angeschweißt, welche bewirken, dass die schmelzbaren Rippen 24 zu Bindeschichten zwischen den Reißverschlussflanschen und dem Packungsmaterial verschmelzen und so die Profile 12, 14 an das Packungsmaterial schweißen. Eine Verformung des Reißverschlusses und des Packungsmaterials wird minimiert, da die schmelzbaren Rippen den größten Teil der Hitze und des Druckes absorbieren.
Aufgrund des Vorhandenseins von Zwischenräumen 30 zwischen den schmelzbaren Rippen 24 ist jedoch die Bindeschicht, welche durch Verschmelzen der schmelzbaren Rippen 24 erzielt wird, nicht gleichmäßig über die Breite der Reißverschlussflansche 18, 22. Tatsächlich kann es Abschnitte der Flansche 18, 22 geben, welche überhaupt nicht mit dem Packungsmaterial verschweißt sind. Das Ergebnis ist eine relativ schwache Schweißung zwischen den Profilen 12, 14 und dem Packungsmaterial. Zusätzlich werden relativ hohe Temperaturen zum Schweißen benötigt, welche den Reißverschluss ungeeignet machen für Hochgeschwindigkeits-Herstellungsanwendungen wiederverschließbarer Packungen.
In Fällen, wo der Reißverschluss aus einem Material gemacht ist, welches mit dem Packungsmaterial inkompatibel ist, können die schmelzbaren Rippen aus einem Material hergestellt sein, welches mit dem Packungsmaterial und dem Reißverschluss kompatibel ist, wie z. B. ein Schweißmaterial. Ein typischer Reißverschluss 32 des Standes der Technik, welcher diesen Typ einer schmelzbaren Rippe verwendet; ist in 2 dargestellt.
Wie beim Reißverschluss 10 von 1 enthält der Reißverschluss 32 ein Eingreifprofil 34, welches mit einem Aufnahmeprofil 36 verriegelbar ist. Das Eingreifprofil 34 enthält ein Eingreifverriegelungselement 38 und einen Flansch 40, welcher sich seitlich auf jeder Seite des Eingreifverriegelungselements 38 zum Verschweißen des Eingreifprofils 34 mit dem Packungsmaterial erstreckt. In gleicher Weise enthält das Aufnahmeprofil 36 ein U-förmiges Aufnahmeverriegelungselement 42, welches mit dem Eingreifverriegelungselement 38 verriegelbar ist, und einen Flansch 44, welcher sich auf jeder Seite des Aufnahmeverriegelungselements 42 zum Verschweißen des Aufnahmeprofils 36 mit dem Packungsmaterial erstreckt.
Die Eingreif- und Aufnahmeflansche 40, 44 enthalten je schmelzbare Rippen 46, welche auf Basisflächen 48, 50 angeordnet sind, welche von ihren jeweiligen Verriegelungselementen 38, 42 weggerichtet sind. Die Eingreif- und Aufnahmeprofile 34, 36 sind an den schmelzbaren Rippen 46 über Hitze und Druck an das Packungsmaterial geschweißt. Die Anwendung der Hitze und des Druckes aktiviert das Schweißmaterial, welches in den schmelzbaren Rippen 46 enthalten ist, und bewirkt, dass die schmelzbaren Rippen 46 zu Bindeschichten zwischen den Reißverschlussflanschen und dem Packungsmaterial verschmelzen und so die Profile 34, 36 an das inkompatible Packungsmaterial schweißen. Die schmelzbaren Rippen 46 minimieren wiederum die Hitze und den Druck, welche auf den Reißverschluss und das Packungsmaterial übertragen werden, und minimieren so eine Verformung des Reißverschlusses und der Packung.
Jedoch führt wie beim Reißverschluss 10 von 1 das Vorhandensein von Schweißmaterial-freien Zwischenräumen 52 zwischen den schmelzbaren Rippen 46 zu ungleichmäßigen Bindschichten und führt so zu einer relativ schwachen Verschweißung zwischen dem Reißverschluss und dem Packungsmaterial. Wie durch die US-A-5 216 787 gelehrt sind solche Schweißmaterial-freien Bereiche notwendig, um eine angemessene Schweißung bei einer niedrigen Schweißtemperatur zu erzielen.
Die US-A-5 628 566 offenbart einen wiederverschließbaren Reißverschluss, bei welchem die Rippen der Schweißmaterialschicht als im wesentlichen trapezförmige Vorsprünge ausgebildet sind, welche zu den Reißverschluss-Profilen hin vorragen.
Eine andere Technik, welche allgemein verwendet wird, um wiederverschließbare Reißverschlüsse an Packungsmaterial zu schweißen, ist die Verwendung von ebenen Schweißmaterialschichten, wie in der US-A-4 835 835 offenbart. 3 zeigt einen typischen Reißverschluss 54 des Standes der Technik, welcher solche Schweißmaterialschichten 68 verwendet.
Wie bei den Reißverschlüssen 10, 32 von 1 und 2 enthält der Reißverschluss 54 ein Eingreifprofil 56, welches mit einem Aufnahmeprofil 58 verriegelbar ist. Das Eingreifprofil 56 enthält ein Eingreifverriegelungselement 60 und einen Flansch 62, welcher sich seitlich auf jeder Seite des Eingreifverriegelungselements 60 zum Anschweißen des Eingreifprofils 56 an das Packungsmaterial erstreckt. In gleicher Weise enthält das Aufnahmeprofil 58 ein U-förmiges Aufnahmeverriegelungselement 64, welches mit dem Eingreifverriegelungselement 60 verriegelbar ist, und einen Flansch 66, welcher sich auf jeder Seite des Aufnahmeverriegelungselements 64 zum Anschweißen des Aufnahmeprofils 58 an das Packungsmaterial erstreckt.
Die Eingreif- und Aufnahmeflansche 62, 66 enthalten je eine ebene Schweißmaterialschicht 68, welche auf den Oberflächen 70, 72, welche von ihren jeweiligen Verriegelungselementen 60, 63 weggerichtet sind, angeordnet ist. Die Eingreif- und Aufnahmeprofile 60, 64 sind an den Eingreif- und Aufnahmeflanschflächen 70, 72 über Hitze und Druck an das Packungsmaterial angeschweißt, wobei die Hitze und der Druck die Schweißmaterialschichten 68 aktivieren und dadurch den Reißverschluss an das Packungsmaterial schweißen.
Die Verwendung von solchen Schweißmaterialschichten kann jedoch problematisch sein, indem, im Vergleich zu Reißverschlüssen, welche schmelzbare Rippen verwenden, größere Mengen von Hitze und Druck, welche über einen längeren Zeitraum angewendet werden, im allgemeinen benötigt werden, um die Schweißmaterialschichten vollständig zu aktivieren und eine gleichmäßige Schweißung zu erzielen. Dies kann zu einer wesentlichen Verformung des Profils und der Packung führen. Zusätzlich neigen, wenn Schweißmaterialschichten verwendet werden, insbesondere wenn sie relativ dünn sind, die Schweißstäbe dazu, zu bewirken, dass das Schweißmaterial ungleichmäßig verteilt wird, was zu ungleichmäßigen und schwachen Schweißbereichen führt. Ferner machen die längere Schweißzeit solche Reißverschlüsse ungeeignet für Hochgeschwindigkeitsanwendungen.
Während der Stand der Technik was schmelzbare Rippen und Schweißmaterialschichten betrifft ziemlich gut entwickelt ist, bleibt er nichtsdestotrotz für Verbesserungen empfänglich.
Die vorliegende Erfindung schließt einen wiederverschließbaren Reißverschluss ein, welcher aus zwei verriegelbaren Profilen gebildet ist. Jedes Profil enthält eine Basis und ein Verriegelungselement, welches mit dem Verriegelungselement des anderen Profils, welches sich von der Basis erstreckt, verriegelbar ist.
Jede Profilbasis ist mit einer kontinuierlichen schmelzbaren Rippenschicht auf einer Oberfläche versehen, welche von ihrem entsprechenden Verriegelungselement weggerichtet ist. Die schmelzbare Rippenschicht ist aus einem Schweißmaterial gebildet und besteht aus einer Vielzahl von schmelzbaren Rippen mit Spitzen für den Kontakt mit Packungsmaterial, welche über die Breiten der Profilbasen angeordnet sind, und ebenen Teile des Schweißmaterials zwischen den Rippen. Auf diese Weise kann eine gleichmäßige Hochgeschwindigkeitsschweißung bei einer niedrigen Schweißtemperatur zwischen dem Reißverschluss und dem Packungsmaterial erreicht werden, während gleichzeitig die Verformung und Beschädigung des Reißverschlusses und Packungsmaterials während des Schweißens minimiert wird.
Eine besondere Ausführungsform gemäß dieser Erfindung wird nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in welchen
1 eine Querschnittsansicht eines ersten wiederverschließbaren Reißverschlusses des Standes der Technik mit schmelzbaren Rippen ist;
2 eine Querschnittsansicht eines zweiten wiederverschließbaren Reißverschlusses des Standes der Technik mit schmelzbaren Rippen ist;
3 eine Querschnittsansicht eines dritten wiederverschließbaren Reißverschlusses des Standes der Technik mit ebenen Schweißmaterialschichten ist;
4 eine Querschnittsansicht eines wiederverschließbaren Reißverschlusses gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
5 eine Querschnittsansicht eines wiederverschließbaren Reißverschlusses gemäß der vorliegenden Erfindung ist, welcher an Packungsmaterial angeschweißt ist; und
6 eine Querschnittsansicht eines wiederverschließbaren Reißverschlusses gemäß der vorliegenden Erfindung ist, welcher an Packungsmaterial angeschweißt ist.
4 zeigt einen wiederverschließbaren Reißverschluss 74, welcher ein Eingreifprofil (male profile) 76 hat, welches mit einem Aufnahmeprofil (female profile) 78 verriegelbar ist. Das Eingreifprofil 76 enthält ein Eingreifverriegelungselement 80 (male interlocking member) in der Form eines asymmetrischen Pfeils, welcher sich von einer Basis 82 erstreckt. In gleicher Weise enthält das Aufnahmeprofil 78 ein U-förmiges Aufnahmeverriegelungselement (female interlocking member) 84, welches mit dem Eingreifverriegelungselement 80, welches sich von einer Basis 86 erstreckt, verriegelbar ist. Das Eingreifverriegelungselement 80 ist mit einer asymmetrischen Pfeilform versehen, so dass der Reißverschluss 74 von einer Seite des Reißverschlusses (der rechten Seite des Reißverschlusses) schwieriger zu öffnen ist als von der anderen.
Die Profilbasen 82, 86 erstrecken sich von jeder Seite ihrer jeweiligen Verriegelungselemente 80, 84, um so Flansche 88 zu bilden. Die Flansche 88 erleichtern das Zuführen und Führen des Reißverschlusses 74 während automatisierter Packungsherstellungsverfahren, wie z. B. auf einer Formungs-, Füll- und Verschweißungsmaschine, und dienen als Punkt der Verschweißung der Profile mit dem Packungsmaterial. Die Flansche 88 sind jedoch nicht notwendig, um die vorliegende Erfindung auszuführen.
Jede Profilbasis 82, 86 ist mit einer kontinuierlichen schmelzbaren Rippenschicht 90 auf einer Oberfläche 91, 93 versehen, welche von ihrem jeweiligen Verriegelungselement 80, 84 weggerichtet ist, um die Reißverschlussprofile 76, 78 an das Packungsmaterial zu schweißen.
Die schmelzbare Rippenschicht 90 ist eine kontinuierliche Schicht, welche vorzugsweise mit den Reißverschlussprofilen 76, 78 koextrudiert ist und aus irgendeinem von vielen im Handel erhältlichen Schweißmaterialien, welche einem Fachmann gut bekannt sind, gebildet ist. Das Schweißmaterial ist vorzugsweise der Art, welche für Schweißanwendungen bei niedriger Temperatur geeignet ist. Wenn gewünscht kann die Schweißmaterialschicht aus einem durch Hitze aktivierten Klebstoff gebildet sein, welcher mit dem Packungsmaterial und dem Reißverschluss kompatibel ist.
Wie in 4 dargestellt besteht die schmelzbare Rippenschicht 90 aus einer einzigen Schweißmaterialschicht in einem Muster von abwechselnden Spitzen (dreieckige schmelzbare Rippen 92) und Tälern (ebene Teile 94).
5 zeigt die Reißverschlussprofile 76, 78 durch Heizstäbe 98 an Packungsmaterial 96 angeschweißt. Um den Reißverschluss 74 an das Packungsmaterial 96 anzuschweißen, werden die Heizstäbe 98 mit den Spitzen 100 der schmelzbaren Rippen 92 über das Packungsmaterial in Kontakt gebracht und legen Hitze und Druck daran an. Der Kontaktpunkt breitet sich schnell von diesem konzentrierten Anfangspunkt zum Rest der schmelzbaren Rippen aus und aktiviert dadurch das Schweißmaterial, aus welchem die schmelzbaren Rippen 92 gebildet sind, und bewirkt, dass die schmelzbaren Rippen 92 sich abflachen. Wie die schmelzbaren Rippen abgeflacht sind, werden Hitze und Druck zusätzlich von den Heizstäben 98 zu den ebenen Teilen 94 übertragen und aktivieren in gleicher Weise das darin enthaltene Schweißmaterial.
Die Heizstäbe 98 bewirken so, dass das Schweißmaterial in den schmelzbaren Rippen 92 mit dem Schweißmaterial in den ebenen Teilen 94 verschmilzt und kontinuierliche gleichmäßige ebene Bindeschichten 102 aus Schweißmaterial über die Reißverschlussflansche 88 bildet und dadurch die Stärke der Schweißung zwischen den Reißverschlussprofilen 76, 78 und dem Packungsmaterial 96 maximiert, wie in 6 dargestellt.
Die schmelzbaren Rippen 92 stellen sicher, dass die Hitze und der Druck, welche durch die Heizstäbe 98 angelegt werden, den Reißverschluss 74 nicht beschädigen oder verformen, und die ebenen Teile 94 zwischen den schmelzbaren Rippen gewährleisten, dass die resultierenden Bindeschichten des Schweißmaterials 102 gleichmäßig und kontinuierlich über die gesamten ebenen Flächen sind.
Während jede geometrische Form für die schmelzbaren Rippen 92 verwendet werden kann, ist eine Form, wo die Spitzen der Rippen schmaler sind als die Basen bevorzugt, und eine dreieckige Form ist am bevorzugtesten, wie in 4 dargestellt. Diese dreieckige Form liefert eine schnellere und gleichmäßigere Schweißung als andere geometrische Formen, wie z. B. ein Rechteck, da der Kontaktpunkt der Heizstäbe sich schnell von einem konzentrierten Anfangskontaktpunkt an den Spitzen 100 der schmelzbaren Rippen 92 zu einer vollständigen ebenen Fläche 102 ausbreitet. Und wegen dieser schnellen Wirkung ist es möglich eine starke, gleichmäßige Schweißung bei einer niedrigen Schweißtemperatur zu erzielen.
Daher werden in der obigen Weise die Ziele der vorliegenden Erfindung erreicht, nämlich eine stärkere Schweißung zwischen dem Reißverschluss und dem Packungsmaterial, eine niedrigere Schweißtemperatur und eine schnellere Schweißzeit.

Claims

Wiederverschließbarer Reißverschluss enthaltend: ein erstes Profil (76) und ein zweites Profil (78); wobei das erste Profil (76) eine Basis (82) enthält; ein Verriegelungselement (80), welches sich von der Basis (82) in Richtung zu dem zweiten Profil (78) hin erstreckt; eine Schweißmaterialschicht (90) auf einer Oberfläche (91) der Basis (82), welche von dem Verriegelungselement (80) weggerichtet ist; wobei das zweite Profil (78) eine Basis (86) enthält; ein Verriegelungselement (84), welches sich von der Basis (86) in Richtung zum ersten Profil (76) hin erstreckt; und eine Schweißmaterialschicht (90) auf einer Oberfläche (93) der Basis (86), welche von dem Verriegelungselement (84) weggerichtet ist, und wobei die ersten (80) und zweiten (84) Verriegelungselemente miteinander in Eingriff bringbar sind; dadurch gekennzeichnet, dass jede der Schweißmaterialschichten (90) kontinuierlich ist und eine Vielzahl von Rippenteilen (92) mit Spitzen (100) enthält zum Kontakt mit Packungsmaterial (96), wobei benachbarte Rippenteile durch einen ebenen Teil (94) der kontinuierlichen Schweißmaterialschicht (90) getrennt sind.
Wiederverschließbarer Reißverschluss nach Anspruch 1, wobei die Schweißmaterialschichten (90) mit den Profilen (76, 78) koextrudiert sind.
Wiederverschließbarer Reißverschluss nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Rippenteile (92) einen dreieckigen Querschnitt haben.
Wiederverschließbarer Reißverschluss nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeder der Rippenteile (92) eine Spitze und eine Basis hat, wobei die Spitze schmäler ist als die Basis.
Wiederverschließbarer Reißverschluss nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede der Profilbasen (82, 86) sich seitlich über ihre entsprechenden Verriegelungselemente (80, 84) in mindestens einer Richtung hinaus erstreckt, um mindestens einen Flansch (88) zu bilden.
Wiederverschließbarer Reißverschluss nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schweißmaterialschichten (90) aus einem durch Hitze aktivierten Klebstoff bestehen.