DE7709445U1 - Verbundwerkstoffbahn - Google Patents
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Description
Mehrlagiges Schichtermatefrltfl ' . : ^n
Die Neuerung bezieht sich auf ein mehrlagiges Schichtenmaterial ^y
aus Metall und Kunststoff, welches zur Herstellung von zusammendrück- und faltbaren Behälter, z.B. Tuben, geeignet ist.
Bekannt sind zusammendrückbare Behälter wie Tuben, die entweder
überwiegend aus Metall oder aus einer oder mehreren Kunststofflagen bestehen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß diese Materialien
für viele Füllgüter, wie z.B. fluorhaltige Zahnpasten, nicht oder nur bedingt verwendbar sind, da an das für derartige Produkte
erforderliche Verpackungsmaterial extrem hohe Anforderungen gestellt werden. Die bei Metalltuben als Schutzschicht üblicherweise
vorgenommene Innenspritzlackierung kann erhebliche Korrosionserscheinungen am Metall nicht verhindern als Folge der bei Lacken
in der üblichen Schichtdicke unvermeidlichen Porenbildung.
Die Nachteile der bisher bekannten Tuben aus einer oder mehreren Kunststofflagen werden darin deutlich, daß sie im Vergleich
zu Metalltuben nicht nur deutlich weniger Schutz gegen Diffusion von Substanzen oder Eindringen von Licht aufweisen, sondern daß
sie durch diese Zahnpasten infolge des Eindringens in das Kunststoffgefüge zusätzlich so geschädigt werden, daß sie ihre
Funktion nicht mehr erfüllen.
Der daraufhin beschrittene Weg, durch die Kombination vieler Kunststoff-, Papier- und Metallagen, bekannt sind Kombinationen
mit sechs Schichten, einen funktionsfähigen Behälter für fluorhaltige
Zahnpasten herzustellen, führte zwar zu einem technisch befriedigenden Ergebnis, jedoch bedeutet die Herstellung dieses
Verbundmaterials in vielen Arbeitsgängen mit den unterschiedlichen Materialien einen so hohen Kostenaufwand, daß infolge der hohen
Material- und Herstellungskosten die Wirtschaftlichkeit nicht gegeben ist.
Außerdem ist bei dem Zusammenschweissen, in der Regel ein überlappendes
Schweissen, eines derartigen sechslagigen Schichtenmaterials zu einem zy.linderförmigen Hohlkörper die entstehende
überlappende Schweissnaht, w. . -he somit aus 12 Schichten besteht,
im Vergleich zu dem übrigen Hohlkörper so dick, daß bei dem Verbinden
dieses Hohlkörpers mit dem Tubenkopfstück erhebliche
maschinelle Schwierigkeiten auftreten und eine mit Sicherheit dichte Verbindung an dieser Stelle nicht gewährleistet ist.
Es stellt sich also die Aufgabe, mit einem möglichst geringen Aufwand an Material und Arbeitsgängen ein Verbundmaterial für
eine gebrauchstechnisch geeignete und kostengünstig herstellbare Tube zu entwickeln. Eine Sperrfunktion gegen das Eindringen von
Licht und Substanzen von außen und gegen das Ausv;andern von Füllgutbestandteilen
von innen ist am besten durch eine Metallschicht, z.B. aus Aluminium, zu gewährleisten. Durch die geeignete Wahl
von Metallqualität und Metalldicke kann außerdem der vom Verbraucher gewünschte Charakter der Tube, d.h. Aufrollbarkeit bzw. Auffaltbarkeit
ohne merkliche Rückstellkraft, erzielt werden.
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Die Metallbahn wird beidseitig mit einer Kunststoffbahn beaeckt. " ,
Das Hauptproblem ist dabei, die Innenseite des Aluminium-Kunststoff -Verbundes (d.h. die dem Füllgut zugekehrte Seite)
korrosions- und delaminationsbeständig gegenüber den agressiven fluorhaltigen Zahnpasten zu gestalten. Die Außenseite des Verbundmaterials
ist so zu gestalten, daß sie eine der Information und Werbung dienende Bedruckung zuläßt und gleichzeitig ein
überlappendes Schweissen ermöglicht. Weiterhin besteht die Anforderung, ein so hergestelltes zylindrisches Rumpfteil mit
einem vorgefertigten Kopfteil absolut dicht zu verschweissen.
Diese Vielzahl von Anforderungen ist neuerungsgemäß wie folgt erfüllt:
Eine Metallbahn, vorzugsweise aus Aluminium, in einer Dicke von 0,030 - 0,150 mm, die infolge geeigneter Metallqualität eine den
Anforderungen entsprechende Festigkeit von 5-10 kp/mm2 und eine Dehnung von 7 - 15 % aufweist, ist auf der später dem Füllgut
zugekehrten Seite mit Hilfe eines Kaschiermediums mit einer Kunststoffbahn verbunden. Das Kaschiermedium kann aus einem
lösungsmittelhaltigen, wasserhaltigen oder lösungsmittelfreiem Lackkaschierklebstoff oder einem geeigneten Kunststoff, wie z.B.
Polyäthylen-Ionomer bestehen. Um eine gegen Delamination beständige
Verbindung zwischen Metall und Kunststoffbahn zu erzielen, hat sich
ein Schichtgewicht des Kaschiermediums von 4-15 g/m2 bewährt. Eine
gegen das Füllgut beständige innenliegende Kunststoffolie ist bevorzugt
aus Polyolefinen, wie z.B. Polyäthylen hoher und mittlerer Dichte oder Polypropylen sowie deren Misch- und Copolymeren hergestellt,
ihre Dicke liegt zwischen 0,030 und 0,100 mm. Bei geeigneter Vorbehandlung der Aluminiumbahn ist es auch möglich, diese Polyolefinschichten
aus der Schmelze ohne Anwendung eines Kaschiermediums direkt auf die Aluminiumbahn aufzubringen, wodurch ein weiterer
kostensparender Faktor erzielt ist.
Die Außenlage des Verbundmaterials besteht ebenfalls aus einer 0,030 bis 0,100 mm dicken Kunststoffolie, die mit Hilfe eines
Kaschiermediums mit der Metallbahn haftfest verbunden ist. Die Kunststoffolie muß auf die innenliegende Kunststoffolie abgestimmt
sein, d.h. sie muß mit ihr mit hoher Festigkeit verschweißbar sein. Bevorzugt werden für die Innen- und Außenfolie Kunststoffe gleicher
Art eingesetzt. Das Kaschiermedium kann hier ebenfalls ein lösungsmittel- bzw. wasserhaltiger oder ein lösungsmittelfreier Klebstoff
oder ein Kunststoff sein, das Schichtgewicht liegt zwischen 1 und 10 g/m2. Um eine optisch schöne Außenseite der Tube zu erhalten,
was im wesentlichen den Verkaufserfolg bestimmt, wira in
vielen Fällen eine weißen Außenseite gewünscht. Am wirtschaftlichsten
ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die außenliegende Kunststofffolie weiß pigmentiert ist. Unterstützt wird der Weißgrad dadurch,
daß auch das für die Außenseite verwendete Kaschiermedium weiß ist.
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Entsprechend den vom Markt gestellten Anforderungen erhält die außenliegende Kunststoffbahn eine glänzende oder matte Oberfläche.
Durch eine geeignete Oberflächenbehandlung, z.B. Corona- oder Flammbehandlung, ist die außenliegende Kunststoffolie mit üblichen
Verfahren gut bedruckbar, z.B. FJexo-, Tiefdruck- oder Offsetverfahren.
Das oben beschriebene Verbundmaterial weist folgende Vorzüge auf:
1. Durch überlappendes Schweissen mit üblichen Verfahren wie
z.B. Wärmekontakt- oder Hcchfrequenzschweissen, ist in einfacher
Weise der zunächst zylindrische Rumpf der Tube herstellbar. Der kritische Bereich der Schweissnaht weist bei Einsatz des
neuerungsgemäßen Laminats folgende Eigenschaften auf:
a) die beim Schweissvorgang schmelzenden aus Kunststoff bestehenden
Innen- und Außenfolien umhüllen die zunächst noch freiliegenden metallischen Schnittkanten vollständig. Anhand
von Querschliffaufnahmen in 200-facher Vergrößerung ist diese Umschmelzung deutlich erkennbar, wobei die Kunststoffolien
keine wesentliche Dickenreduzierung aufweisen. Durch diese umschmelzung der metallischen Schnittkanten ist sichergestellt,
daß auch von dieser Seite her keine Metallkorrosion oder eine Delamination des Verbundes eintritt.
b) Messungen der Schweissnaht, welche max. 3 mm breit ist, haben ergeben, daß diese eine Festigkeit von über 2 kp/mm2 besitzt.
c) im Vergleich zu den auf dem Markt befindlichen sechslagigen Laminattuben aus Metall, Papier und diversen Kunststofflagen
ist bei der beschriebenen dreilagigen Laminattube die überlappte Schweissnaht wesentlich dünner. Dies hat zum Vorteil,
daß eine einwandfreie und dichte Verschweissung auch im Bereich der Schweissnaht mit den üblicherweise aus Spritzguß
hergestellten Kunststoff-Kopfteilen der Tube erreicht ist.
Eine dichte Verschweissung J ; zylinderförmigen Tubenkörpers
mit dem Tubenkopfteil, auch in dem als kritisch bekannten
Bereich der überlappten Längsschweissnaht, ist erforderlich, da bei unvollkommener Verschweissung in diesem Bereich leicht
Kanülenbildung entsteht, wodurch ein Verderb des verpackten Füllguts hervorgerufen wird. Außerdem kann an dieser Stelle
beim Zusammendrücken oder -falten der gefüllim Tube leicht eine mechanische Trennung zwischen Tubenkörper und -kopfteil
hervorgerufen werden. Diese Nachteile treten bei der beschriebenen Tube nicht auf.
d) auf der Außenseite tritt die Schweissnaht optisch fast nicht in Erscheinung.
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2) Durch die o.g. Kaschiermedien und Kunststoffolien für die
Innenseite der Tube ist eine hohe Beständigkeit gegenüber den agressiven fluorhaltigen Zahnpasten gegeben. Das gilt
sowohl hinsichtlich einer denkbaren Korrosion der Metallbahn, die dadurch ihre Schutzfunktion verlieren würde, als
auch hinsichtlich der Haftfestigkeit zwischen Kunststoff- und Metallbahn. Die Eignung der neuerungsgemässen Laminatbahn,
die z.B. von außen nach innen aus folgenden Komponenten aufgebaut ist :
Druck, weißpigmentierte Polyäthylenfolie hoher Dichte 0,050 mm, 4 g/m2 Kaschiermedium (z.B. Zweikomponenten-Polyurethan-Klebstoff) , Aluminiumband 0,050 mm,
6 g/m2 Kaschiermedium (wie oben), Polyäthylenfolie hoher Dichte 0,070 mm
wird an folgendem Beispiel erläutert: Die Laminatbahn wurde mit fluorhaltiger Zahnpasta in Kontakt gebracht, Laminatbahn
und Zahnpasta bei 380C über 6 Wochen gelagert. Danach wurde
die Haftfestigkeit zwischen Metallbahn und nicht pigmentierter
Kunststoffolie gemessen. Dabei wird als Maß der Haftfestigkeit
die Kraft angegeben, die notwendig ist, um an einem 15 mm breiten Probestreifen die Kunststoffbahn von der Metallbahn
zu trennen. Nach der oben erwähnten Lagerzeit wurde zwischen den beiden genannten Laminatbahnen eine Haftung von 680 g/15 mm
genessen. Das Metall zeigte keinerlei Korrosion.
3) Durch den Einsatz einer geeigneten Metall- und Kunststoffqualität und durch die hohe Festigkeit der Siegelnaht ist es
möglich, die aus dem Laminat hergestellte, zunächst zylindrische Tube auf den für übliche Metalltuben vorhandenen
Anlagen in die für Metalltuben übliche konische Form zu bringen. Die konische Form der Tube ermöglicht das Ineinanderstecken
der noch leeren Tubenkörper, was für Transport und Lagerung eine deutliche Reduzierung des aufzuwendenden Volumens um ca.
80 % zuläßt. Außerdem wird durch dieses Ineinanderstecken die mechanische Verletzbarkeit der Tube während des Transports
auf ein Minimum reduziert, so daß auch die Verpackungseinheit gegenüber nicht konischen Tuben deutlich vereinfacht werden kann.
4) Der aus dem Laminat hergestellte Tubenkörper kann auf der
für Metall- und Kunststofftuben üblichen Rundum-Bedruck-Anlage
in bekannter Weise bedruckt werden. Ein weiterer großer Vorteil des Verbundmaterials zur Herstellung von Tuben besteht jedoch
darin, daß bereits nach Fertigung des Laminats das noch bahnförmige
Material mit den üblichen Druckverfahren wie Flexodruck, Kupfertiefdruck oder Offsetdruck bedruckt werden kann. Je nach
Art der außenliegenden Polyolefinfolie ist dabei eine geeignete Vorbehandlung des Kunststoffs, z.B. durch Coronaentladung oder
Flaminbehandlung vorzusehen. Die Beständigkeit der dafür verwendeten Druckfarben richtet sich nach den vom Abpacker ge-
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stellten Anforderungen. Nur in speziellen Fällen wird es notwendig sein, die aufgebrachten Druckfarben durch einen
zusätzlichen Klarlack zu schützen. In diesem Fall ist infolge der geringen Dicke der aufgebrachten Druckfarbe ein einwandfreies
überlappendes Verschweissen der bedruckten Außenseite der Laminatbahn mit der Innenlage zu einem Tubenkörper möglich,
ohne daß über dem Druck eine neue gegen die gewählte Innenlage siegelnde Kunststoffschicht aufgebracht werden muß.
Ein Muster des mehrlagigen Schichtenmaterials und einer daraus hergestellten Tube ist in zweifacher Ausführung beigelegt.
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Claims (4)
1. Verbundwerkstoff zur Herstellung von rückstellarmen,
zusammendrück- und/oder faltbaren 2ylinderförmlgen Behältern, z. B. Tuben, der aus mindestens einer
Metallbahn besteht, die beidseitig mit einer Kunststoffbahn beschichtet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die für die Behälterinnenseite vorgesehene Kunststoffbahn korrosions- und delaminationsbeständig gegenüber
fluorhaltigen Stoffen ist und jede Kunststoffbahn eine Dicke von 0,0p - 0,10 mm und jede Metallbahn eine
Dicke von 0,03 - 0,15 min aufweist.
2. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer überlappenden Verschweißung der Verbundwerkstoff
eine kanülenfreie Verbindung mit einer Festigkeit von mindestens 2 kp/mm besitzt.
3· Verbundwerkstoff nach den Ansprüchen 1 - 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kunststoffbahnen aus Polyolefinen bestehen, z. B. Polypropylen, seinen Misch- und Copolymeren
oder Niederdruck-Polyäthylen und seinen Misch- und Copolymeren.
4. Verbundwerkstoff nach den Ansprüchen 1 - 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kunststoffbahn ein wässriger, lösungsmittel haltiger oder lösungsmittelfreier Lackkaschier-Klebstoff
oder· ein Polyäthylen-Ionorner ist.
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