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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Haftung zwischen einem Film aus thermoplastischem Kunststoff und einer Unterlage durch Oxydation des Kunststoffes.
In der Verpackungstechnik werden beispielsweise Streifen aus Trägermaterial mit einem Überzug aus Kunststoff in Gestalt eines Films während der Herstellung von Verpackungsmaterialien versehen. Die Trägermaterialschicht des Verpackungsmaterials kann beispielsweise ausser aus einer weiteren Schicht aus einem Kunststoffilm aus Fasern und einer Aluminiumfolie bestehen. Derartige Schichtstoffe werden unter anderem für das Verpacken von flüssigen Produkten verwendet, da sie sowohl flüssigkeitsdicht als auch verhältnismässig steif sind. Es ist bei derartigen Verpackungsmaterialien üblich, dass sie wenigstens auf der Innenseite mit einem flüssigkeitsdichten Überzugsmaterial versehen sind. Es ist weiter im allgemeinen möglich, diese Verpackungsmaterialien durch die Anwendung von Wärme und Druck heiss zu versiegeln.
Es ist ein unbedingtes Erfordernis, dem die genannten Materialien genügen müssen, dass die Haftung zwischen den einzelnen Schichten zufriedenstellend ist.
Ein solches Verpackungsmaterial wird in der Regel so hergestellt, dass das Überzugsmaterial aus dem Spalt zwischen zwei Walzen ausgepresst wird, wobei sich die Bahn des Trägermaterials über eine der Walzen bewegt, so dass sich die Bahn und das Überzugsmaterial im Walzenspalt treffen und zusammengepresst werden, so dass sie aneinander festhaften. Wenn eine weitere Schicht von Trägermaterial mit dem Verpackungsmaterial vereinigt werden soll, ist es möglich, dass sich eine Bahn auch über die andere Walze bewegt, welche dann mit der andern Seite des Überzugsmaterials in dem Walzenspalt zusammentrifft. Wenn die Temperatur des Überzugsmaterials genügend hoch ist, wird ein Zusammenhaften der einzelnen Schichten in der verpressten Bahn erreicht.
Es ist indessen bekannt, dass ein Überzugsmaterial aus Kunststoff, der oxydiert worden ist, beträchtlich bessere Haftfestigkeitseigenschaften besitzt als ein nicht oxydiertes. Ein oxydiertes Überzugsmaterial wird erhalten, wenn seine Temperatur vergleichsweise hoch ist. Ein solches Überzugsmaterial hat aber in manchen Fällen Nachteile, z. B. beim Heissversiegeln einer Packung, welches unter dem Niveau des Inhaltes vorgenommen wird. Ein Überzugsmaterial, welches auch auf der zu verschweissenden Seite oxydiert worden ist, kann den Behälterinhalt nicht mehr abstossen, der dann einen Film zwischen den zu verschweissenden Flächen bildet, so dass ein Zusammenhaften verhindert wird. Weitere Schwierigkeiten ergeben sich, wenn eine Trägerbahn aus Aluminiumfolie mit einem Überzugsmaterial versehen werden soll, welches die Innenseite einer Packung bildet.
In einem solchen Fall müssen zwei Lagen an Überzugsmaterial verwendet werden, nämlich eine oxydierte Schicht für die Haftung und eine nicht oxydierte zur Sicherung der Verschweissbarkeit. Ein weiterer Nachteil im Zusammenhang mit der Anwendung bekannter Verfahren zur Erzeugung eines oxydierten Überzugsmaterials ist die Gefahr der Pyrolyse, welche unter anderem zu einer Verschlechterung des Geschmacks des Behälterinhaltes führt. Verpackungsmaterialien, die an der Aussenseite mit einem Überzug versehen werden, der mittels Farbdruck mit einem Muster versehen werden soll, müssen nach der Aufbringung einer Behandlung unterworfen werden, damit eine geeignete Oxydschicht gebildet wird und der Farbdruck zufriedenstellend haftet.
Erfindungsgemäss wird ein Weg zur Überwindung der genannten Schwierigkeiten aufgezeigt, wobei die Haftung zwischen dem Trägermaterial und dem Überzugsmaterial durch Oxydation verbessert wird. Dies wird dadurch erreicht, dass das Haftvermögen zwischen der Unterlage und dem Plastikfilm mit Hilfe einer elektrischen Entladung erzeugt wird, wobei jene Seite des Plastikfilms, welche an der Unterlage befestigt werden soll, einer Behandlung unterworfen wird, die eine Oberflächenoxydation bewirkt, welche das Haftvermögen verbessert.
Im Zusammenhang mit einem derartigen Verfahren ist es am besten, wenn das Trägermaterial, welches ein Gewebe sein kann, einer Vorbehandlung unterworfen wird. Diese Behandlung besteht in der Reinigung der Oberfläche oder der Oberflächen des Trägermaterials, z. B. durch Bürsten oder Absaugen mit einer geeigneten Einrichtung. Andere Arten der Vorbehandlung sind die Wärmebehandlung, Behandlung mit Flammen, welche die Oberfläche des Trägermaterials abbrennen, oder Oxydation. Die Vorbehandlung kann natürlich auch in einer Kombination der genannten Verfahren bestehen. Die vorerwähnte Behandlung mittels elektrischer Entladung und das Aufpressen eines Überzugsmaterials auf den Träger können mit Hilfe von Einrichtungen durchgeführt werden, von denen eine in der Zeichnung dargestellt ist.
Die beispielsweise schematisch dargestellte Einrichtung weist eine Gummiwalze --2-- und eine Kühlwalze --3-- auf. Eine feststehende Elektrode --4-- und eine Walze --5-- sind oberhalb des Walzenpaares--2, 3--angeordnet. Das Überzugsmaterial--7--, welches z. B. aus einem Plastikmaterial besteht, wird durch eine abwärtsgerichtete Auspressdüse--l--derart ausgepresst, dass es eine Trägerbahn --6-- im Walzenspalt zwischen den Rollen-2, 3-trifft, welche Bahn über die Gummiwalze-2-läuft.
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Die Einrichtung zur Behandlung des Überzugsmaterials --7-- besteht somit aus der Elektrode-4und der Walze--5--, welche sich über die ganze Breite des Überzugsmaterials erstrecken und auf einer Unterlage angeordnet sind, welche an dem Rahmen der Maschine so befestigt ist, dass beide von der Unterlage isoliert sind und gegeneinander sowie in bezug auf das Überzugsmaterial--7--, die Walzen--2, 3--und die Auspressdüse--l--einstellbar sind. Die Elektrode --4-- besteht aus einem Aluminiumstab, welcher abgeschrägte oder abgerundete Kanten aufweist und als ganzes trapezförmige Gestalt hat.
Der Längsteil der Elektrode, welcher einen sich verengenden Querschnitt aufweist, vgl. Kante--9--, ist der unterhalb der Elektrode liegenden Walze --5-- zugewendet. Die Elektrode ist ferner in einem Winkel von etwa 450 gegen das sich bewegende Überzugsmaterial --7-- geneigt. Die Walze--5--besteht aus einem Aluminium- oder Eisenrohr--10--, auf welchem ein Isolierrnittel --11--, z. B. Hypalon-Kautschuk, befestigt ist, welcher auf das Rohr oder auf einen auf das Rohr aufgezogenen Plastikschlauch aufvulkanisiert sein kann. Die Walze-5- wird mittels eines in das Rohr-10-eingeführten Kühlmittels gekühlt. Das Kühlmittel kann z. B. unter Druck eingeführte Luft sein.
Die elektrische Entladung wird durch eine an die Elektrode --4-- angelegte Hochspannung erzielt, während die Walze --5-- geerdet ist, wodurch zwischen der Walze und der Elektrode eine genügend hohe Feldstärke herrscht, dass eine elektrische Entladung entsteht. Die Walze--5--ist ausserdem drehbar ausgebildet, wobei die Drehung im Uhrzeigersinn stattfindet, da sie sich auf der gleichen Seite des sich
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--7-- befindetÜberzugsmaterials-7-erhält dieses eine oxydierte Oberflächenschicht, welche die Haftung unterstützt.
Um eine weitere Verbesserung der Haftung zwischen dem Überzugsmaterial--7--und dem Träger zu erzielen, kann die Elektrode --4-- und die Walze--5--sich in einer Atmosphäre eines haftverbessernden Gases befinden, d. h. der Bereich um die Elektrode und die Walze, welcher den elektrischen Entladungsbereich darstellt, soll sich in einer Atmosphäre eines haftungsverbessernden Gases anstatt in Luft befinden, während die Behandlungs- und Überzugsvorgänge stattfinden.
Dies kann z. B. so geschehen, dass die Elektroden--4 und 5--eingeschlossen sind oder indem man sie in einem von der Atmosphäre getrennten Raum unterbringt. Die die Elektroden umschliessende Einrichtung muss jedoch eine Öffnung für den Durchtritt des Überzugsmaterials--7--, Öffnungen od. dgl. für die Einführung des haftverbessernden Gases aufweisen, welches kontinuierlich zum Ersatz des verbrauchten Gases zugeführt werden muss.
Das haftverbessernde Gas kann auch einer aus Luft bestehenden Atmosphäre durch eine Düse oder andere geeignete Einrichtungen wenigstens dem Elektrodenspalt zugeführt werden.
Während Versuchen, die ohne Einhaltung bestimmter Bedingungen durchgeführt wurden, wobei ein mehr oder weniger geschmolzener Plastiksslm einer elektrischen Entladung in einer Luftatmosphäre ausgesetzt wurde, ist gefunden worden, dass sich durch die elektrische Entladung Ozon bildete, welches wenigstens bis zu einem gewissen Grad das Haftvermögen zwischen dem Plastikfilm und dem Träger, auf den er aufgebracht wurde, verbesserte.
Wenn eine Elektrode an einen Stromkreis angeschlossen wird, in dem eine Potentialdifferenz herrscht, so wird bekanntlich zwischen dieser und einer andern geerdeten Elektrode ein elektrisches Feld aufgebaut. Wenn die Feldstärke hoch genug ist, kann die Entladung durch ein in dem Feld beschleunigtes freies Elektron eingeleitet werden, und durch Kollision mit einem Luftteilchen, wobei aus diesen ein Elektron abgespalten wird, wodurch sich dieses Teilchen positiv auflädt, entsteht ein ionisiertes Teilchen. Das abgespaltene Elektron wird nun seinerseits beschleunigt und ionisiert ein anderes Teilchen usw., bis sich ein Gleichgewicht eingestellt hat.
Je grösser die Feldstärke ist, desto grösser ist die von den freien Elektronen gewonnene Energie und das Ausmass der Ionisierung erhöht sich. Ein Teilchen kann aber auch ein Elektron einfangen und so negativ ionisiert werden. Da Luft im wesentlichen aus 80% Stickstoff und 20% Sauerstoff besteht, werden im Elektrodenspalt Stickstoff-und Sauerstoff-Ionen gebildet. Die Ionen können sich ihrerseits miteinander verbinden, und auf diese Weise wird aus dem Sauerstoff Ozon 03 gebildet, das entweder neutral oder geladen sein kann.
In einem Fall wurde eine Reihe von Brennern verwendet, welche auf die Trägerbahn einwirkten. Diese Bahn wurde mit einem Überzugsmaterial beschichtet, dessen Auspresstemperatur 3300C betrug. Als Folge der hohen Temperatur war das Überzugsmaterial oxydiert worden. Es wurde gefunden, dass die Haftung zwischen dem Träger und dem Überzugsmaterial in diesem Fall nicht zufriedenstellend war.
In einem andern Fall wurde eine Trägerbahn, wie oben, einer Behandlung mit einer Reihe von Brennern vor dem überziehen mit dem Überzugsmaterial unterworfen. Die Auspresstemperatur des Überzugsmaterials wurde in diesem Fall verhältnismässig niedrig, bei etwa 285 C gehalten. In diesem Falle wurde ein nicht oxydiertes Überzugsmaterial erhalten. Das Überzugsmaterial, welches sich in geschmolzenem Zustand befand, wurde nachher in der früher beschriebenen Weise einer elektrischen Entladung ausgesetzt. Es wurde eine Oberflächenoxydation des Überzugsmaterials erreicht, welches dann in diesem Zustand auf die Trägerbahn aufgebracht wurde.
In diesem Falle war es möglich, die Geschwindigkeit der Maschine etwa zu verdoppeln,
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wobei immer noch eine Haftung zwischen dem Träger und dem Überzugsmaterial erhalten wurde, die beträchtlich besser war als jene im vorher beschriebenen Fall. Die Haftung im zweiten Fall war völlig zufriedenstellend. Das gleiche zufriedenstellende Ergebnis wurde erhalten. Die Erfindung ist auch auf andern Gebieten als in der Verpackungsindustrie anwendbar. Ein solches Gebiet ist z. B. die Druckereitechnik und es kann in diesem Zusammenhang erwähnt werden, dass es in der letzten Zeit in der Reklameindustrie immer mehr üblich geworden ist, auf Überzugsmaterialien oder andere Materialien zu drucken, welche einer oxydierenden Behandlung unterworfen werden müssen, damit sie auf dem Träger befriedigend haften.
Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens können natürlich auch andere Einrichtungen verwendet werden. Die Walze kann z. B. ein einen Metallkern umgebender Glasstab sein. Ein Metalldraht kann als Elektrode verwendet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Verbesserung der Haftung zwischen einem Film aus thermoplastischem Kunststoff und
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nach einer Reinigungs- und bzw. oder Wärme- und bzw. oder Oxydationsbehandlung der Unterlage der zumindest annähernd im plastischen Zustand befindliche Film auf jener Seite, welche mit der Unterlage verbunden werden soll, einer eine Oberflächenoxydation bewirkenden elektrischen Entladung ausgesetzt wird.